GUÍA DE EJERCICIOS 6 TÉRMICA Ing. Francisco Javier Seijas 1.
¿A qué temperatura dan la misma lectura las escalas Fahrenheit y Celsius? ¿A qué temperatura las escalas Fahrenheit y Kelvin? Respuestas: -40º; 575º
2.
Obtener el cambio de volumen de una esera de aluminio de 1!cm de radio cuando se calienta de ! a 1!!"C. Respuestas: 28,9 cm 3
#.
$na barra de cobre mide % m a 1& "C. 'allar la variaci(n que e)perimenta su lon*itud al calentarla hasta #& "C. +l coeiciente de dilataci(n térmica del cobre vale 1, ) 1!- "C-1 Respuestas: 0,00272 cm
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$n e0e de acero tiene un dimetro de 1! cm a #! "C. Calcular la temperatura que deber e)istir para que enca0e perectamente en un a*u0ero de 3, cm de dimetro. +l coeiciente de dilataci(n lineal del acero vale 11 ) 1!- "C-1 Respuestas: 2,727 º C
&.
$n bulbo de vidrio est lleno con &! cm # de mercurio a 1% "C. Calcular el volumen 4medido a #% "C5 que sale del bulbo si se eleva su temperatura hasta #% "C. +l coeiciente de dilataci(n lineal del vidrio es ) 1! - "C-13 y el correspondiente coeiciente c6bico del mercurio vale 1% ) 1!-& "C-1 Respuestas: 0.153 cm 3
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'allar la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de 1!! * de cobre desde 1! "C a 1!! "C7 8uponiendo que a 1!! * de aluminio a 1! "C se le suministre la cantidad de calor del apartado anterior7 deducir que cuerpo3 cobre o aluminio3 estar ms caliente. +l calor espec9ico del cobre es !3!# cal:* "C y el del aluminio !321, cal:* "C Respuestas: a) 837 calorías, ) el core
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+n un e)perimento de ;oule3 una masa de K* cae desde una altura de &! metros y hace *irar una rueda de aspas que a*ita a !3 K* de a*ua. +l a*ua est inicialmente inicialmente a 1&"C. ¿Cunto se eleva su temperatura? Respuestas: 1,17ºC
%.
Calcular el calor espec9ico de un metal a partir de los si*uientes datos< $n dep(sito hecho del metal pesa #&3= y contiene adems 1##3&= de a*ua. $n tro>o del metal de 1,3%=3 que est inicialmente a una temperatura de 1,,"C3 se arro0a en el a*ua. sta y el dep(sito ten9an inicialmente una temperatura de 1&3&"C y la temperatura inal de todo el sistema ue de 1%3#"C. Respuestas: 0,13 !cal"!# ºC
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Al perorar un a*u0ero en un bloque de lat(n de /3/&= se proporciona potencia a ra>(n de 2% @atts @atts dura durante nte 2 minu minutos tos.. ¿ué ¿ué cant cantid idad ad de calo calorr se *ener *enera? a? ¿Cu ¿Cull es la elev elevac aci(n i(n de temperatura del lat(n si el ,&B del calor *enerado calienta el lat(n? Respuestas: 3$000 %oules; 150ºC
1!.
'allar la temperatura resultante de la me>cla de 1&! * de hielo a ! "C y #!! * de a*ua a &! "C Respuestas: $.7 ºC
11.
¿Cunto calor debe a*re*arse a 2! * de aluminio a 2! "C para undirlo completamente?. Calor de usi(n del aluminio #3, ) 1! & ;:*7 Calor espec9ico del aluminio !321& cal:* "C7 Dunto de usi(n del aluminio< ! "C Respuestas: 19,5 &%
12.
¿Cul es la temperatura de equilibrio inal cuando 1! * de leche a 1! "C se a*re*an a 1! * de caé a ! "C. 4suponiendo que las capacidades calor9icas de los dos l9quidos son las mismas que las del a*ua3 e i*nore la capacidad calor9ica del recipiente5. Respuestas: 85,294 ºC
1#.
$na herradura de hierro de 13& K* inicialmente a !! "C se sumer*e en una cubeta que contiene 2! K* de a*ua a 2& "C. ¿Cul es la temperatura inal? Respuestas: 29,$ ºC
1/.
+n un recipiente aislado se a*re*an 2&! * de hielo a ! "C a !! * de a*ua a 1% "C. a5 ¿Cul es la temperatura inal del sistema? b5 ¿ué cantidad de hielo queda cuando el sistema alcan>a el equilibrio? Respuestas: 0 ºC, 115 #
1&.
$n calentador de a*ua unciona por medio de potencia solar. 8i el colector solar tiene un rea de m2 y la potencia entre*ada por la lu> solar es de &&! E:m 23 cuanto tarda en aumentar la temperatura de 1 m# de a*ua de 2! "C a ! "C. Respuestas: 50,7 &s
1.
$na ventana de cristal térmico de m 2 de rea esta constituido con dos ho0as de vidrio3 cada una de / mm de espesor separadas por un espacio de aire de & mm. 8i el interior est a 2! "C y el e)terior a #! "C3 ¿cul es la pérdida de calor a través de la ventana?. Respuestas: 1,34 &'
1,.
$na placa de hierro de 2 cm de espesor tiene una secci(n recta de &.!!! cm 2. $na de las caras se halla a la temperatura de 1&! "C y la opuesta a 1/! "C. Calcular la cantidad de calor que se transmite por se*undo. Ga conductividad térmica del hierro vale !311& cal:s.cm."C Respuestas: 2.875 cal"s
1%.
$na plancha de n9quel de !3/ cm de espesor tiene una dierencia de temperatura de #2 "C entre sus caras opuestas. He una a otra se transmite 2!! cal:h a través de & cm 2 de supericie. 'allar la conductividad térmica del niquel. Respuestas: 13,88 cal"s.m.ºC
1.
$na barra de oro est en contacto térmico con una barra de plata de la misma lon*itud y rea. $n e)tremo de la barra compuesta se mantiene a %! "C mientras que el e)tremo opuesto est a #! "C. Cuando el lu0o de calor alcan>a el estado estable3 encuentre la temperatura de la uni(n. Conductividad térmica del oro< #1/ E:m."C7 conductividad térmica de la plata< /2, E:m."C Respuestas: 51 ºC
2!.
Ga secci(n de pasa0eros de un avi(n a reacci(n comercial tiene la orma de un tubo cil9ndrico de #& m de lar*o y 2.& m de radio e)terior. 8us paredes estn orradas con un material aislante de cm de espesor y de / ) 1! -& cal:s.cm."C de conductividad térmica. +l interior se mantiene a 2& "C mientras que el e)terior est a #& "C. ¿ué tasa de caleacci(n es necesaria para mantener esta dierencia de temperatura? Respuestas: 9,32 &'
