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Semana 01 Tema:

Termometra. Dilatacin

Fsica I - PFR - Juan Carlos Grande

Introduccin Introduccin


Introduccin Equilibrio trmico


Introduccin Principio Cero


Introduccin Temperatura


Introduccin Rango de Temperaturas observadas


Introduccin Escalas termomtricas


Introduccin Escalas termomtricas: construccin de un termmetro


Escalas termomtricas: construccin de un termmetro


Introduccin Escalas termomtricas


Introduccin Termmetro de gas a volumen constante


Introduccin La escala Kelvin de temperatura


Ejemplo 001

Dos vasos de agua, A y B, estn inicialmente a la misma temperatura. La temperatura del agua del vaso A se aumenta 10 F; y la del vaso B, 10 K. Cul vaso est ahora a mayor temperatura? Explique su respuesta. (Sears 12 ed., cap. 17 prob. 4)

Fsica I - PFR - Juan Carlos Grande 05/08/2012 18

Ejemplo 002

El punto de ebullicin del hidrgeno lquido es 20.3 K a presin atmosfrica normal. Cul es la temperatura en la escala Celsius y fahrenheit. (Serway 8 ed., cap. 19 prob. 4)


Ejemplo 003

El nitrgeno lquido tiene un punto de ebullicin de -195.81 C a presin atmosfrica normal. Exprese esta temperatura en grados Fahrenheit y Kelvin. (Serway 8 ed., cap. 19 prob. 5)


Introduccin Dilatacin trmica


Introduccin Coeficiente medio de dilatacin volumtrica


Introduccin Coeficientes de dilatacin


Anomala trmica del agua


Ejemplo 004

Una varilla metlica tiene 40.125 cm de longitud a 20.0 C, y 40.148 cm a 45.0 C. Calcule el coeficiente medio (promedio) de expansin lineal para la varilla en este intervalo de temperatura. (Sears 12 ed., cap. 17 prob. 21)


Ejemplo 005

Un tanque de acero se llena totalmente con 2.80 3 de etanol cuando tanto el tanque como el etanol estn a 32.0 C. Una vez que el tanque y el contenido se hayan enfriado a 18.0 C, qu volumen adicional de etanol podr meterse en el tanque?

= 1.2 105 1 = 75 105 1

(Sears 12 ed., cap. 17 prob. 21)


Ejemplo 006 Imagine que acaba de comenzar a trabajar como mecnico en Motores, S.A. y le encargaron disear pistones de latn que se deslizarn dentro de cilindros de acero. Los motores en los que se usarn los pistones operarn a temperaturas entre 20 C y 150 C. Suponga que los coeficientes de expansin son constantes dentro de ese intervalo de temperaturas. a) Si el pistn apenas cabe dentro del cilindro a 20 C, los motores podrn operar a temperaturas ms altas? Explique su respuesta. b) Si los pistones cilndricos tienen un dimetro de 25.000 cm a 20 C, qu dimetro mnimo debern tener los cilindros a esa temperatura, para que los pistones operen a 150 C?

= 1.2 105 1 = 2.5 105 1

(Sears 12 ed., cap. 17 prob. 28) Fsica I - PFR - Juan Carlos Grande 05/08/2012 31

Problema 01

a) Usted se siente mal y le dicen que tiene una temperatura de 40.2 C. Cul es su temperatura en F? Debera preocuparse?

b) El reporte meteorolgico matutino en Arequipa indica una temperatura actual de 12 C. Cul es la temperatura en F?


Problema 02

a) Calcule la nica temperatura a la que los termmetros Fahrenheit y Celsius coinciden.

b) Calcule la nica temperatura a la que los termmetros Fahrenheit y Kelvin coinciden.


Problema 03

La densidad del agua es de 999.73 /3 a una temperatura de 10 C, y de 958.38 /3 a 100 C. Calcule el coeficiente medio de expansin de volumen para el agua en ese intervalo de temperatura.


Problema 04

Un operario hace un agujero de 1.35 cm de dimetro en una placa de acero a una temperatura de 25.0 C. Qu rea transversal tendr el agujero a) a 25.0 C; y b) si la placa se calienta a 175 C? Suponga que el coeficiente de expansin lineal es constante dentro de este intervalo.

= 1.2 105 1 Fsica I - PFR - Juan Carlos Grande

Problema 05 Imagine que propone una nueva escala de temperatura en la que las temperaturas se dan en M. Define 0.0 M como el punto de fusin normal del mercurio; y 100.0 M, como el punto de ebullicin normal del mercurio.

a) Exprese el punto de ebullicin normal del agua en M.

b) A cuntos C correspondera un cambio de temperatura de 10.0 M?


Problema 06

Una varilla metlica de 30.0 cm de longitud se expande 0.0650 cm cuando se calienta de 0.0 C a 100.0 C. Una varilla de otro metal con la misma longitud se expande 0.0350 cm con el mismo aumento de temperatura. Una tercera varilla, tambin de 30.0 cm, se compone de tramos de los metales anteriores unidos extremo con extremo y se expande 0.0580 cm entre 0.0 C y 100.0 C. Calcule la longitud de cada tramo de la barra compuesta.


Problema 07

Un anillo de acero con dimetro interior de 2.5000 in a 20.0 C se calienta y se ensambla alrededor de un eje de latn con dimetro exterior de 2.5020 in a 20.0 C. a) A qu temperatura debe calentarse el anillo durante el ensamble? b) Si el anillo y el eje se enfran juntos, digamos con aire lquido, a qu temperatura se saldr el anillo del eje? 17.92. Esfuerzo de volumen por un aumento de temperatura. a) Demuestre


Problema 08 Como resultado de un

aumento de temperatura de 32 C una barra con una grieta en su centro se pandea hacia arriba, como se muestra en la figura. Si la distancia fija 0 = 3.77 y el coeficiente de dilatacin lineal es de 25 104 1 , halle x, la distancia a la cual se eleva el centro.


Semana 01IntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinNmero de diapositiva 10IntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinEjemplo 001Ejemplo 002Ejemplo 003IntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccinAnomala trmica del aguaAnomala trmica del aguaEjemplo 004Ejemplo 005Ejemplo 006Problema 01Problema 02Problema 03Problema 04Problema 05Problema 06Problema 07Problema 08

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