TAREA EXTRA CLASE Nº 1 FISICA II (FIS 012) ING. QUIMICA 1. Un cubo de madera de roble con caras muy lisas normalmente flota en el agua. Suponga que usted sumerge ese cubo por completo y presiona una de sus caras contra el fondo del tanque, de manera que no haya agua debajo de esa cara. ¿El bloque flotará a la superficie? ¿Existe una fuerza de flotación sobre él? Explique su respuesta. R. Sí flotará porque existe el empuje sobre el bloque. La fuerza de empuje se manifiesta en todas las direcciones, dentro de fluido. Esto es lo que hace que pueda afectar al cubo de madera en el resto de las caras y elevarlo del fondo. 2. Una manguera de plástico se conecta a un embudo y el extremo libre se dobla hacia arriba. Si se vierte agua en el embudo, sube al mismo nivel en la manguera que en el embudo, a pesar de que este tiene mucha más agua. ¿Por qué? ¿Qué es lo que soporta el peso adicional del agua en el embudo? R. La presión atmosférica ejercida sobre agua actúa dentro de la manguera ejerciendo presión en todas las direcciones al ser un fluido incomprensible, dado esto permite que soporte el peso extra del agua. 3. Tal vez haya notado que, cuanto menor es la presión de un neumático, mayor es el área de contacto entre este y el pavimento. ¿Por qué? R. Que haya menos presión significa que hay menor cantidad de gas en el neumático y por lo tanto menos choques de las moléculas del gas con las paredes del neumático. Esto hace que, al estar el neumático sobre el suelo y deformarse, las moléculas se redistribuyan fácilmente (ya q hay mayor espacio) y quede una región de área mayor en contacto. Definición de Presión: P=F/A, donde F es la fuerza aplicada al área A. Luego, entre más grande sea A, menor es P. 4. Un globo de aire caliente se llena con aire calentado por un quemador en la base. ¿Por qué debe calentarse el aire? ¿Cómo se controla el ascenso y el descenso del globo? R. El ascenso depende de que tan caliente este el aire, entre más flama más caliente es y por tanto sube, para bajar solamente van disminuyendo las flamas para que el aire comience a ponerse tibio o menos caliente, la dirección depende mucho de viento.
5. Al describir el tamaño de un barco grande, se dice, por ejemplo, que “desplaza 20,000 toneladas”. ¿Qué significa esto? ¿Se puede obtener el peso del barco a partir de este dato? R. Se refiere al desplazamiento de agua que produce cuando se coloca en ella El desplazamiento se define como; Δ = volumen sumergido, y representa el peso del agua desplazada por este volumen (Principio de Arquímedes). Las unidades utilizadas son metros y toneladas. Para conocer el peso del barco: Desde el punto de vista de la teoría del buque se distinguen: Desplazamiento en rosca Δr: es el peso del buque tal como lo entrega el astillero; esto es, sin combustible, pertrechos, víveres ni tripulantes. Desplazamiento en lastre Δl : es el peso del buque en rosca más todo lo necesario para que pueda navegar (combustible, agua potable, provisiones y pertrechos), pero sin carga. Desplazamiento máximo Δm: es el peso que alcanza cuando está sumergido hasta la línea de máxima carga. La diferencia entre el desplazamiento máximo y el desplazamiento en rosca nos da el Porte bruto, peso muerto o Dead Weight. 6. Se deja caer una esfera sólida de aluminio en un balde de agua que descansa en el suelo. La fuerza de flotación es igual al peso del agua desplazada, que es menor que el peso de la esfera, así que esta se hunde. Si llevamos el balde a un elevador que acelera hacia arriba, el peso aparente del agua aumenta y, por lo tanto, aumenta la fuerza de flotación que actúa sobre la esfera. ¿La aceleración del elevador podría ser tan grande para hacer que la esfera flote en el agua? Explique su respuesta. R. Podría ser suficiente la aceleración ya que dentro del sistema la gravedad actúa como si fuera positiva, sumada a la aceleración que produce el elevador eleva la fuerza de flotación de la esfera. Β= Ρ.(g+a).Vsumergido 7. Un dirigible rígido más ligero que el aire, lleno de helio, no puede elevarse indefinidamente. ¿Por qué no? ¿Qué determina la altitud máxima alcanzable? R. El globo al alcanzar una altura elevada explota por falta de presión. En el caso q no explotara, se detiene (antes de llegar a la atmosfera) porque el aire en alturas elevadas se hace menos denso (falta de aire). 8. Puede probarse la pureza del oro pesándolo en aire y en agua. ¿Cómo? ¿Cree que podría hacer pasar por oro un lingote de material más barato chapado con oro? R. Puede determinarse pesando el oro, tanto en aire como sumergido en agua. Esto hace innecesario tener que medir la cantidad de agua desalojada; especialmente si se cuenta con una balanza precisa. De acuerdo con el principio de Arquímedes, la diferencia de peso es igual al peso del agua desalojada.
Conociendo el peso del agua desalojada, es fácil deducir su volumen, ya que el peso específico del agua es conocido. Y puesto que el volumen del agua desplazada es el mismo que el del oro sumergido en ella, el peso específico del oro sumergido puede encontrarse dividiendo el peso del mismo en aire (en g, o kg), entre el volumen encontrado (en cm³ o dm³, respectivamente). Si el oro es de buena calidad, la cifra debería ser próxima a 19.6, que es el peso específico del oro puro, numéricamente igual ya sea en g/cm³ o en kg/dm³. 9. Usted empuja un trozo de madera para que quede bajo la superficie de una piscina. Después de que está sumergido por completo, usted sigue empujándolo más y más profundamente. Conforme usted hace esto, ¿qué sucederá a la fuerza de flotación sobre el trozo de madera? ¿Esta fuerza seguirá aumentando, permanecerá igual o disminuirá? ¿Por qué? R. Si no tenemos en cuenta el volumen del objeto que usamos para empujar el trozo de madera, podemos decir que la fuerza de flotación o empuje del trozo de madera será constante. Esa fuerza es igual a: , siendo "g" la aceleración gravitatoria que podemos considerar constante, " " es la densidad del líquido en el que sumergimos el trozo de madera, que también es constante, y "V" es el volumen del trozo de madera que, siendo un sólido, lo podemos considerar constante. Todo en la ecuación de la fuerza de flotación es constante, por lo tanto también lo sería la propia fuerza, además de que no depende de la profundidad. 10. Una antigua pregunta es: “¿Qué pesa más, una libra de plumas o una de plomo?”. Si el peso en libras es la fuerza gravitacional, ¿una libra de plumas equilibrará una libra de plomo en charolas opuestas de una balanza de brazos iguales? Explique, considerando las fuerzas de flotación. R. Pesan lo mismo, lo que varía es el volumen de material. Si utilizamos para comparar sus masas, una balanza de dos charolas y colocamos todo en una caja de vidrio cerrada a la que le hacemos vacío con una bomba, (o hacemos la pesada en un planeta que no tenga atmosfera) observaremos que los dos platillos están equilibrados (uno con plomo y el otro con plumas), siempre que se mantenga el vacío y llegaremos a la conclusión de que pesan iguales. (En realidad las balanzas de dos charolas no comparan pesos sino comparan masas) ¿Pero qué ocurre si dejamos entrar aire a la caja que contiene a la balanza? Todos sabemos que es aire es un fluido y por el principio de arquímides, el platillo que contiene a las plumas recibirá un empuje hacia arriba igual al peso del fluido desalojado, en este caso el peso de 25 litros de aire, muchísimo mayor que el que recibe el plomo y por eso no lo tendremos en cuenta. 11. A cierta profundidad en un líquido incompresible, la presión absoluta es p. Al doble de esa profundidad, ¿la presión absoluta será igual a 2p, mayor que 2p o menor que 2p? Justifique su respuesta. R. La presión en el interior de un líquido incomprensible (es decir, no tenemos en cuenta cómo varían las propiedades del líquido bajo su propia presión)
depende de su densidad, de la aceleración de la gravedad y de la profundidad: P=dxgxh Donde d = densidad, g = 9,82 (aceleración de la gravedad) y h = profundidad en el líquido. Es decir, al doble de profundidad tenemos exactamente el doble de presión. 12. Un trozo de hierro está pegado encima de un bloque de madera. Si este se coloca en una cubeta de agua con el hierro arriba, flota. Ahora se voltea el bloque para que el hierro quede sumergido bajo el bloque. ¿El bloque flotará o se hundirá? ¿El nivel de agua en la cubeta subirá, bajará o permanecerá igual? Explique. R. El peso del conjunto será el mismo en un caso y en otro y el volumen también. Si se hundiera en un caso, necesariamente tiene que hundirse en el otro. Si no fuera así habríamos descubierto un nuevo sistema para alzar y sumergir los submarinos sin más que redistribuir las masas en su interior. Obviamente esto es absurdo. De aquí se deduce que si flota en el primer caso tendrá que flotar también en el segundo caso. En ambos casos flota, de modo que existe un equilibrio entre el peso del conjunto y el empuje (peso del volumen de agua desalojado). Puesto que el peso es el mismo en ambos casos, también lo será el volumen de agua desalojado necesario para equilibrarlo; por tanto el nivel del agua en la cubeta no cambiará. 13. Se toma una jarra de vidrio vacía y se introduce en un tanque de agua con la boca hacia abajo, atrapando el aire dentro de la jarra. Si se empuja más la jarra dentro del agua, ¿la fuerza de flotación que actúa sobre la jarra permanece igual? Si no es así, ¿aumenta o disminuye? Explique su respuesta. R. Por qué el aire no puede escapar cuando el agua sirve como tapa. La presión en el fondo es igual que al borde, digamos que está lo suficientemente sumergida para que haga un empuje. Pero la presión es la misma. 14. Imagine que flota en una canoa en el centro de un dique. Una amiga está en la orilla, tomando nota del nivel exacto del agua en la pared del dique. Usted lleva consigo en la canoa una bola para jugar a los bolos, la cual deja caer cuidadosamente por la borda. La bola se hunde hasta el fondo del dique. ¿El nivel de agua sube o baja? R. Si el sujeto tiene dentro de la canoa la bola y la arroja, el agua se mantiene al mismo nivel, ya que el volumen no varía, Ahora si se arroja la bola de otra parte el nivel sube por el añadido de volumen. 15. Imagine que flota en una canoa en el centro de un lago. Una gran ave llega volando y se posa en su hombro. ¿El nivel de agua en el lago sube o baja? R. Baja ya que se posa fuera de su centro de gravedad porque el empuje del lago sentirá un peso extra y actúa con más fuerza hacia arriba.
16. Un cubo de hielo flota en un vaso de agua. Al derretirse el hielo, ¿el nivel de agua en el vaso subirá, bajará o permanecerá igual? Explique. R. No sube ni baja, se queda estable, si te das cuenta, al poner un hielo en el agua, notarás que el nivel del agua sube, eso es porque el espacio ocupado es por otro pedazo de agua (ósea el hielo, pero en solido), después que se derrite, da lo mismo, solo que cambiará a un estado solido 17. Alguien le dice lo siguiente: “La ecuación de Bernoulli afirma que, ahí donde la rapidez del fluido es más alta, la presión es más baja, y viceversa”. ¿Siempre es verdadero este enunciado, incluso en el caso de un fluido idealizado? Explique. R. La rapidez de flujo de un fluido puede variar a lo largo de las trayectorias del fluido. La presión también puede variar; depende de la altura, al igual que en la situación estática y también de la rapidez de flujo. Podemos deducir una relación importante, llamada ecuación de Bernoulli, que relaciona la presión, la rapidez de flujo y la altura para el flujo de un fluido ideal. 18. Si en un fluido en estado estable, la velocidad en cada punto es constante, ¿cómo puede acelerar una partícula de fluido? R. La velocidad de un flujo estable de cada partícula que pasa de fluido siempre será la misma en todos los puntos. 19. En una exhibición de escaparate, una pelota de ping-pong está suspendida en un chorro de aire expulsado por la manguera de salida de una aspiradora de tanque. La pelota se mueve un poco, pero siempre regresa al centro del chorro, aunque este no sea vertical. ¿Cómo ilustra este comportamiento la ecuación de Bernoulli? R. El principio de Bernoulli, en el caso en el que podemos despreciar las diferencias de presión debidas a diferencias de altura (efecto Venturi), nos proporciona una primera explicación. Según dicho principio, en el movimiento de un tubo de fluido incompresible, sin viscosidad y en régimen laminar, la combinación siguiente permanece constante a lo largo de la trayectoria del fluido: 1 P+ ρV 2 2 De modo que en las zonas de mayor velocidad, la presión estática es menor. Cuando la pelota se desvía del centro del chorro, la menor presión asociada a la alta velocidad del chorro hace que se vea de nuevo succionada hacia la posición central (ver figura 1), resultando ésta una posición de equilibrio estable frente a desplazamientos laterales. Sin embargo, la ecuación de Bernoulli no puede rigurosamente aplicarse a esta situación ya que el flujo probablemente no sea laminar (dependerá de la velocidad del chorro) y es seguro que la viscosidad desempeña un papel. La prueba más fehaciente de esto
último es la rotación de la pelota cuando inclinamos el chorro un cierto ángulo. El aire del centro del chorro arrastra la superficie de la pelota, poniéndola en movimiento. Además de este efecto de arrastre, la viscosidad provoca el llamado efecto Coanda, en el que el flujo de aire se ve deflectado hacia fuera de la dirección original del chorro (ver figura 2) debido a la presencia de la superficie esférica de la pelota. Puesto que la pelota está ejerciendo una fuerza sobre el chorro hacia fuera, la pelota siente una fuerza igual y de sentido contrario que le hace permanecer atrapada en el flujo de aire. 20. Un tornado consiste en un vórtice de aire que gira rápidamente. ¿Por qué la presión es mucho más baja en el centro que afuera? ¿Cómo explica esto la potencia destructiva de un tornado? R. Los gases en movimiento tienen menor presión que cuando están en reposo (Principio de Bernoulli), así que en el centro del tornado, el aire gira muy rápidamente, por eso la presión es muy baja y actúa como una gigantesca aspiradora. En la parte exterior, el giro es más lento y por lo tanto la presión más alta que en el centro. Pero todo eso es un poco como el huevo y la gallina: El aire del tornado empieza a moverse primeramente porque la presión es baja y la naturaleza busca llenar ese "hueco", y al moverse la hace bajar todavía más. 21. Los aeropuertos a gran altitud tienen pistas más largas para los despegues y aterrizajes, que los aeropuertos que están al nivel del mar. Una razón para ello es que los motores de los aviones desarrollan menos potencia en el aire enrarecido presente a mayor altitud. ¿Cuál es otra razón? R. Se necesita más velocidad para adquirir la sustentación en las elevaciones ya que la densidad del aire es menor debido a la altitud y otro tanto para el aterrizaje; de ahí la longitud de las pistas. 22. Cuando un chorro de agua fluye suavemente de un grifo, se adelgaza al caer. Explique este fenómeno. R. En consecuencia para que el flujo permanezca constante, la sección de chorro tiene que ser más pequeña, y por tanto el chorro más fino si cae desde mucha altura lo que sucede es que el chorro no puede seguir estrechándose y en consecuencia se rompe. 23. Dos cubos de idéntico tamaño, uno de plomo y el otro de aluminio, están suspendidos a diferentes profundidades por medio de dos alambres en un tanque de agua (figura P23). a) ¿Cuál de los cubos experimenta una mayor fuerza de flotación? b) ¿Para cuál de los dos es mayor la tensión en el alambre? c) ¿Cuál de los cubos experimenta una mayor fuerza sobre su cara inferior? d) ¿Para cuál de los cubos la diferencia en la presión entre las caras superior e inferior es mayor? (Figura P23) R.
ALUMINI
a)El cubo de aluminioOdebido a que es más liviano que el plomo. b) Tendrá mayor tensión el alambre del plomo debido a su peso superior del aluminio. c) El cubo de cobre ya que como es pesado ejercerá fuerza sobre el fluido y por PLOMO tanto el fluido aplica un empuje mayor sobre su cara inferior. d) la presión sería igual ya que ambas son de igual volumen. 24. Dos cilindros de masas y diámetros iguales, uno de aluminio y otro de plomo, se mantienen sumergidos en mercurio en posición vertical. ¿Cuál de ellos se hunde a mayor profundidad? R. Ambos sólidos están sumergidos a una misma profundidad. Dado que tienen peso idéntico, deben desplazar iguales cantidades de líquido con arreglo al principio de Arquímedes; mas, como tienen diámetros iguales, la longitud de sus partes sumergidas también debe ser igual. 25. Se tiene dos recipientes uno con agua y otro con mercurio, si se practica el mismo orificio y al mismo nivel, cual líquido tendrá la mayor velocidad de salida? R. Tendrían la misma velocidad ya que ambos se encuentran al mismo nivel. La velocidad con que un líquido sale por el orificio de un recipiente abierto depende directamente de la altura de la columna de agua que hay sobre dicho orificio. El genial Torricelli, discípulo de Galileo, fue el primero que estableció esta dependencia expresándola con la sencilla fórmula siguiente:
26. ¿Dónde y para qué se utiliza un tubo de Pitot?
R. El tubo de Pitot se utiliza para calcular la presión total, también denominada presión de estancamiento, presión remanente o presión de remanso (suma de la presión estática y de la presión dinámica). Lo inventó el ingeniero francés Henri Pitot en 1732.1 Lo modificó Henry Darcy, en 1858.2 Se utiliza mucho para medir la velocidad del viento en aparatos aéreos y para cuantificar las velocidades de aire y gases en aplicaciones industriales. Mide la velocidad en un punto dado de la corriente de flujo, no la media de la velocidad del viento. 27. Un tubo horizontal se estrecha de un radio de 0.250 m a 0.100 m. Si la rapidez del agua en el tubo es de 1.00 m/s en la parte del radio mayor del tubo ¿Cuál es la rapidez en la parte del radio menor del tubo? R. Sería de 2.59 m/s por que la rapidez del fluido es más alta, la presión es más baja, y viceversa 28. Muchos motores de automóviles tienen cilindros de hierro fundido y pistones de aluminio. ¿Qué tipos de problemas se podrían presentar si el motor se sobrecalienta? (El coeficiente de expansión volumétrica del hierro fundido es aproximadamente el mismo que el del acero). R. Si se desvíela simplemente ya no arranca porque puede que el cigüeñal se funde y ya no se mueve y lógico que el motor no funcione y esto es provocado por que se sobrecalienta por falta de anticongelante aceite o alguna parte dañada del sistema de enfriamiento 29. ¿Por qué se revientan las tuberías de agua congelada? ¿Se rompería un termómetro de mercurio a temperaturas por debajo del punto de congelación del mercurio? ¿Por qué? R. El agua tiene la particularidad de que aumenta su volumen cuando se congela, pero eso no sucede en otros líquidos. Por general, el mercurio disminuirá su volumen a medida que se enfría, tanto en estado líquido como en estado sólido y también durante la transición de un estado a otro, de modo que no tiene por qué romper nada. Salvo que el vacío llegue a la cápsula, donde la pared de vidrio es más fina, y llegue a romperse por causa de la presión atmosférica. 30. Dos cuerpos del mismo material tienen las mismas dimensiones y aspecto exteriores, pero uno está hueco y el otro no. Si se aumenta su temperatura por igual, ¿su expansión de volumen global sería la misma o distinta? ¿Por qué?
R. La fórmula de dilatación sólo aparecen la temperatura y el volumen anterior. La expansión es la misma, por esto de la fórmula, la masa no aparece. Si fuera una caja hueca, el hueco interior se expandiría tanto como una masa que ocupase ese lugar, del mismo material obviamente. 31. El interior de un horno está a 200°C (392°F). Podemos meter la mano en él sin sufrir daño, en tanto no toquemos nada. Puesto que el aire dentro del horno también está a 200°C, ¿por qué no se quema la mano? R. En cuanto se abre el horno para meter la mano el aire caliente sale al exterior y la temperatura del horno se igualará a la ambiental, tiende al equilibrio, pero teniendo en cuenta con el aire saliente cuando lo abres, eso puede quemar. El horno tenderá a calentar "todo" el ambiente a 200ºC, imagínate el consumo del mismo en ese momento, pasa lo mismo con un frigorífico. 32. Un artículo periodístico acerca del clima dice que “la temperatura de un cuerpo mide cuánto calor contiene el cuerpo”. ¿Esta descripción es correcta? ¿Por qué? R. No. Porque mide la ENERGÍA que tiene el cuerpo, no el calor. 33. En algunos acondicionadores de aire caseros para climas secos, el aire se enfría soplándolo a través de un filtro saturado de agua, evaporando parte del agua. ¿Cómo es que esto enfría el aire? ¿Funcionaría este sistema en un clima muy húmedo? ¿Por qué? R. Enfriamiento por evaporación: Enfriamiento que se consigue mediante la evaporación del agua en el aire; consecuentemente la temperatura seca disminuye mientras aumenta la humedad. También llamado enfriamiento adiabático. 34. Las unidades de calor específico c son (J/kg K), pero las unidades de calor de fusión Lf o de vaporización Lv son simplemente (J/kg). ¿Por qué las unidades de Lf y Lv no incluyen la temperatura (K) para dar cuenta del cambio de temperatura? R. En un sólido los átomos y moléculas ocupan las posiciones fijas de los nudos de una red cristalina. Un sólido tiene, en ausencia de fuerzas externas, un volumen fijo y una forma determinada. Los átomos y moléculas vibran, alrededor de sus posiciones de equilibrio estable, cada vez con mayor amplitud a medida que se incrementa la temperatura. Llega un momento en el que vencen a las fuerzas de atracción que mantienen a los átomos en sus posiciones fijas y el sólido se convierte en líquido. Los átomos y moléculas siguen unidos por las fuerzas de atracción, pero pueden moverse unos respecto de los otros, lo que hace que los líquidos se adapten al recipiente que los contiene pero mantienen un volumen constante.
Cuando se incrementa aún más la temperatura, se vencen las fuerzas de atracción que mantienen unidos a los átomos y moléculas en el líquido. Las moléculas están alejadas unas de las otras, se pueden mover por todo el recipiente que las contiene y solamente interaccionan cuando están muy próximas entre sí, en el momento en el que chocan. Un gas adopta la forma del recipiente que lo contiene y tiende a ocupar todo el volumen disponible. Un ejemplo clásico en el que se utilizan los conceptos de calor específico y calor latente es el siguiente: Determinar el calor que hay que suministrar para convertir 1 g de hielo a −20 °C en vapor a 100 °C. Los datos son los siguientes:
calor específico del hielo ch = 2090 J/(kg·K)
calor de fusión del hielo Lf = 334 000 J/kg
calor específico del agua c = 4180 J/(kg·K)
calor de vaporización del agua Lv = 2 260 000 J/kg
35. ¿Por qué el agua de una bandeja para preparar cubitos de hielo no se congela repentinamente cuando la temperatura alcanza 0°C? De hecho, el agua se congela primero en una capa adyacente a las paredes de la bandeja. ¿Por qué? R. Para pasar de líquido a sólido, el agua necesita ceder calor. Esta cesión va desde el agua hacia las paredes y fondo de la cubitera y hacia el aire en el espejo superior. En realidad, primero debe llegar a enfriarse hasta 0ºC, y a partir de allí comienza la solidificación. A partir de allí requiere 80 kilocalorías por Kg de agua, siempre a 0*C. Esas calorías van desde el agua a esas superficies, como se dijo antes. Pero esa trasmisión no es instantánea, nunca lo va a ser. Va a ir trasmitiendo desde las partículas de agua pegadas a esas superficies, primero. Luego continuará esa trasmisión desde el volumen de agua hacia las paredes. Es más, el sólido es peor conductor que el líquido, por lo cual la congelación se ve demorada aún más. 36. Antes de inyectar a un paciente, el médico limpia su brazo con alcohol a temperatura ambiente. ¿Por qué el paciente siente frío en el brazo? (Sera por miedo a la inyección?). Explique su respuesta. R. La temperatura del alcohol no es igual a la del cuerpo humano, y por eso se siente frío, ya que es menor a 36º C. 37. Un bloque de metal frío se siente más frío que uno de madera a la misma temperatura. ¿Por qué? Un bloque de metal caliente se siente más caliente que uno de madera a la misma temperatura. ¿Por qué? R. Los metales tienen una conductividad térmica más alta que los no metales tipo maderas, plásticos, etc. lo cual permite un flujo de calor más intenso
De acuerdo a la ecuación de transmisión de calor, la cantidad infinitesimal de calor (dQ) que pasa a través de una superficie (S) en un intervalo de tiempo (dt),es proporcional al gradiente de temperatura [dT/dx] que hay en la sección considerada y a un factor que depende del material [su conductividad térmica (K)] Sean dos capas infinitamente cercanas , la capa Sº con temperatura Tº y la capa S¹ con temperatura T¹,el gradiente de temperatura se define en la forma: dT/dx = (T¹ - Tº)/(x¹ - xº) cuando las capas se acercan casi hasta tocarse entre si: xº ----> x¹ : x¹ = xº +dx Tº ---->T¹ T¹ = Tº + dT
Entonces el flujo de calor que atraviesa una superficie (S): dQ/dt = K.S.(dT/dx) Esta ecuación es la característica del flujo de calor a través de una barra de sección (superficie transversal) S,el flujo de calor (dQ/dt) es más intenso cuando mayor sea el gradiente de temperatura o la diferencia entre la temperatura en los extremos de la barra sea mayor si el gradiente es constante a la largo de la longitud (L) de la barra dT/dx = (T¹ - Tº)/L Para una barra de hierro, al ser alto el valor de (K),el flujo de calor será más intenso y las temperaturas se nivelaran más rápido que en una barra de madera, de forma relacionada a ello, cuando tocamos un metal, el calor de nuestra mano pasa rápidamente al mismo si este está más frio, y si esta más caliente a la inversa ,el calor pasa rápidamente a nuestra mano 38. Recién que sacamos una tarta de manzana del horno, la corteza y el relleno están a la misma temperatura; sin embargo, si probamos la tarta, el relleno nos quema la lengua, pero la corteza no. ¿A qué se debe la diferencia? (Sugerencia: Tome en cuenta que el relleno está húmedo, la corteza está seca). R. Al sacar la tarta la corteza se iguala a la temperatura ambiente mientras que el relleno no se expone a la temperatura ambiente debido a que la corteza almacena calor y energía en el líquido.
39. Es bien sabido que una papa se hornea en menos tiempo si se atraviesa con un clavo grande. ¿Por qué? ¿Sería mejor usar un clavo de aluminio que uno de acero? ¿Por qué? (Nota: ¡No intente esto en un horno de microondas!). R. Por qué el clavo actúa como conductor de energía o calor ya que al atravesarlo transmite calor por el centro de la papa y a la vez recibirá calor de la parte externa al hervir. 40. Hay quienes dicen que los cubos de hielo se congelan en menos tiempo, si las bandejas se llenan con agua caliente, porque esta se enfría más rápidamente que la fría. ¿Qué opina usted? R. El agua caliente tiene más enlaces de hidrógeno estirándose que el agua fría, por lo que almacena más energía, y tiene más que liberar al ser expuesta a temperaturas bajo cero. Por eso, dicen que, se congela más rápidamente que el agua fría.
