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Tarea01 - Temperatura

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Ejercicios del Tema "Temperatura"

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Tarea01 - Temperatura

  1. 1. Ejercicios para el tema “Temperatura” Profesor: Dr. Rodolfo Bernal. Curso: Electricidad y Calor. Semestre 2015-2. Universidad de Sonora. Carrera: Químico Biólogo Clínico. 1. Una enfermera mide la temperatura de un paciente y obtiene 41.5℃, (a) ¿Cuál es la temperatura en la escala Fahrenheit? (b) ¿Usted piensa que el paciente está seriamente enfermo? Explique. Solución. (a) 106.7℉ (b) si 2. Convierta las siguientes temperaturas a sus valores en las escalas Fahrenheit y kelvin: (a) el punto de sublimación del hielo seco, -78.5℃, (b) temperatura del cuerpo humano 37.0℃. Solución. (a) -109℉, 195 K (b) 98.6℉, 310K 3. El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición de -195.81℃, a presión atmosférica. Exprese esta temperatura (a) en grados Fahrenheit, (b) en Kelvin. Solución. (a) -320℉, (b) 77.3K 4. El elemento activo de cierto láser se fabrica de una barra de vidrio de 30.0 cm de largo y 1.50 cm de diámetro. Suponga que el coeficiente de expansión térmica lineal promedio del vidrio es de 9 × 10 / °C. Si la temperatura de la barra aumenta en 65 °C ¿Cuál es el incremento en, (a) su longiutud, (b) su diámetro, y (c) su volumen?. Sol.- (a) 0.176 mm, (b) 8.78 m, (c) 0.093 cm3. 5. Un alambre telefónico en esencia no tiene cumba entre postes separados 35.0 m en un día de invierno cuando la temperatura es -20.0 °C ¿Cuánto más largo es el alambre en un día de verano cuando la temperatura es de 35.0 °C? Solución. Ti = -20 ℃ Li = 35.0 m Tf = 35.0 ℃ ∆ = − = 35 ℃ − (−20 ℃) = 55 ℃
  2. 2. ∆ = ∆ = (35.0 m) 17 × 10 ℃ (55 ℃) = 32,725 10 m = 3.27 10 m = 3.27 cm 6. La tubería Trans-Alaska tiene 1300 km de largo desde Bahía Prudhoe hasta puerto de Valdez, y experimenta temperaturas de -73 °C a +35 °C ¿Cuánto se expande la tubería de acero debido a la diferencia de temperatura? Sol.- 1.54 km. 7. Un orificio cuadrado de 8.00 cm de lado se corta en una hoja de cobre: a) Calcule el cambio en el área de este orificio causado al incrementar la temperatura en 50 K. b) ¿Este cambio representa un aumento o una disminución en el área encerrada por el orificio? Solución: a) 0.109 cm2. b) Aumenta. 8. A 20 ºC, un anillo de aluminio tiene un diámetro interior de 5.000 cm, y una barra de latón tiene un diámetro de 5.050 cm. a) Si sólo se calienta en anillo, ¿Qué temperatura debe alcanzar, tal que apenas se deslice por la barra? b) ¿Qué pasara si? Tanto la barra como el anillo se calientan juntos, ¿Qué temperatura debe alcanzar para que el anillo apenas se deslice sobre la barra? c) ¿Funcionaria este último proceso?. Explique. Pista: ver la tabla 20.2 del libro de texto. Solución: a) 437 ºC, b) 2.1x103 ºC, c) No. El latón se funde a 900 ºC Y el Aluminio a 600 ºC. Sol. (a) ∆ = ∆ Donde D es el diámetro del anillo de aluminio, αAl es el coeficiente de expansión térmica del aluminio, y ∆T es el incremento de temperatura. Despejando ∆T : ∆ = ∆
  3. 3. Di es el diámetro inicial del anillo de aluminio: ∆ = (0,050 cm) (24 10 /°C)(5.000 cm) ∆T = 417 °C Por lo tanto, para que el anillo apenas se deslice por la barra, hay que calentar el anillo de aluminio a…. Tf =Ti +∆T = 20 °C + 417 °C TF = 437 °C Sol. (b) Se requiere que = Donde ’ representa el diámetro de la barra de latón y el diámetro del anillo de aluminio. = + ∝ ∆ Los índices y denotan los valores a 20 °C y a la temperatura final, respectivamente. Similarmente: = + ∝ ∆ De la condición = : + ∝ ∆ = + ∝ ∆ − = (∝ − ∝ ) ∆ ∆ = − ∝ − ∝ Sustituyendo: ∆ = 5.050 cm − 5.000 cm (24 10 /°C)(5.000 cm) − (19 10 / °C)(5.050 cm)
  4. 4. ∆ = 2.1 10 °C Así = + ∆ Pero << ∆ Por lo que ≈ ∆ = . °C 9. Un gas está confinado en un tanque a una presión de 11 atm y a una temperatura de 25 °C. Si se sacan 2/3 del gas y la temperatura se eleva a 75 °C, ¿cuál es la presión del gas restante en el tanque? Solución: Pi = 11.0 atm Ti = 25.0 °C = 298.15 K ni = n0 =? Tf = 75 °C = 348.15 K = 1 3 = 1 3 Aquí, es el número de moles inicial. La ecuación de Estado es PV=nRT. En el proceso, V y R son constantes. Así que = = constante = = constante Despejando la presión final: = 1 3 (348.15 K) (298.15 )(11.0 atm) = 4.28 atm
  5. 5. 10.Un recipiente de 8.00 L contiene un gas a una temperatura de 20.0 °C y una presión de 9.00 atm. (a) Determine el número de moles de gas en el recipiente. (b) ¿cuántas moléculas hay en el recipiente?. Sol. 2.99 mol; 1.80 x 1024 moléculas. 11.Un auditorio tiene dimensiones de 10.0 m x 20.0 m x 30.0 m. ¿Cuántas moléculas de aire llenan el auditorio a 20.0 ° C y a una presión de 101 kPa (1 atm)? Sol. 1.50 × 10 moléculas. 12.Encuentre el número de moles en un metro cubico de un gas ideal a 20 °C y presión atmosférica. (b) Para aire, el número de Avogadro de moléculas tiene 28.9 g de masa. Calcule la masa de un metro cubico de aire. (c) Establezca como se compara este resultado con la densidad tabulada del aire a 20° C. Sol. (a) 41.6 mol, (b) 1.20 kg, (c) este valor está de acuerdo con la densidad tabulada. 13.Un popular refresco de cola contiene 6.50 g de dióxido de carbono disuelto en 1.00 L de bebida suave. Si el dióxido de carbono evaporándose es atrapado en un cilindro a 1.00 atm y 20.0 °C, ¿ Qué volumen ocupa el gas?. Sol. 3.55 L.

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