EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS: Temperatura y Calor

EJERCICIOS COMPLEMENTARIOS:  

1. Un evaluador usa una cinta métrica de acero que tiene exactamente 50,000 m de longitud a una temperatura de 20 °C. ¿Cuál es el incremento de  longitud de la cinta en un día caluroso de verano en el que la temperatura es de 35 °C?, ¿Qué longitud tiene en un día caluroso de verano en el que la temperatura es de 35 °C?   R/ 9 x 10 -3 m, 50,009 m.
2. En el ejercicio anterior, el evaluador usa la cinta para medir una distancia cuando la tem-peratura es de 35 °C; el valor que lee es 35,794 m. Determine la distancia real. Suponga que la cinta está calibrada para usarse a 20 °C.  R/ 35,800 m

1. Si usted calienta el aire dentro de un recipiente rígido y sellado hasta que su temperatura en la escala Kelvin se duplique, la presión del aire en el recipiente también se duplica. ¿También es cierto esto si se duplica la temperatura Celsius del aire en el recipiente? Explique su respuesta.

1. 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. Dado que el aire dentro del horno también está a 200 °C, ¿por qué no se quema la mano?

1. Imagine que trabaja en un laboratorio de ciencia de materiales y su jefe le dice que aumente la temperatura de una muestra en 40.0 Cº. El único termómetro que encuentra en su mesa de trabajo esta graduado en Fº. Si la temperatura inicial de la muestra es de 68.2ºF, ¿Qué temperatura deberá tener en ºF una vez que haya efectuado el aumento pedido? R/140.2 °F

1. Un cilindro de cobre está inicialmente a 20.0 °C. ¿A qué temperatura su volumen aumentará en un 0.150%? R/49.4 °C

1. El diámetro exterior de un frasco de vidrio y el diámetro interior de su tapa de hierro miden ambos 725 mm a temperatura ambiente (20.0 °C). ¿Cuál será la diferencia de diámetro entre la tapa y el frasco, si la tapa se deja brevemente bajo agua caliente hasta que su temperatura alcance los 50.0 °C, sin que la temperatura del vidrio sufra alguna alteración? R/ 0.261 mm

1. Un frasco de vidrio con volumen de 1000.00 cm3 a 0.0 °C se llena al tope con mercurio a esta temperatura. Si el frasco y el mercurio se calientan a 55.0 °C, se derraman 8.95 cm3 de mercurio. Si el coeficiente de expansión de volumen del mercurio es de 1,82x10-4 K-1; calcule el coeficiente de expansión de volumen del vidrio.

1. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio final cuando 15 g de leche a 10°C se agregan a 150 g de café a 90°C? (Suponga que las capacidades caloríficas de los dos líquidos son las mismas que las del agua, e ignore la capacidad calorífica del recipiente).

1. El lago Erie contiene cerca de 4.0 X 1011 m3 de agua. a) ¿Cuánto calor se necesita para elevar la temperatura de ese volumen de agua de 11°C a 12°C? b) ¿Aproximadamente cuántos años tomaría suministrar esta cantidad de calor empleando la salida completa de una central eléctrica de 1000 MW?

1. Un recipiente de espuma de poliestireno de masa insignificante contiene 1.75 kg de agua y 0.450 kg de hielo. Más hielo, proveniente de un refrigerador a -18.0 °C, se agrega a la mezcla en el recipiente, y cuando se alcanza el equilibrio térmico, la masa total del hielo en el recipiente es de 0.820 kg. Suponiendo que no hay intercambio de calor con los alrededores, ¿cuál es la masa de hielo que se agregó?

1. Dos cubos de hielo de 50,0 g cada uno se dejan caer en 200 g de agua en un vaso. Si el agua estaba inicialmente a una temperatura de 25,0 ºC, y el hielo venía directamente de un congelador a –15,0 ºC, ¿cuál es la temperatura final de la bebida? b) Si sólo se hubiera usado un cubo de hielo en (a), ¿cuál sería la temperatura final de la bebida? Desprecie la capacidad calorífica del vaso.

1. Un calorímetro (recipiente aislado) de cobre con masa de 0.446 kg contiene 0.0950 kg de hielo. El sistema está inicialmente a 0.0 °C. a) Si a la lata se agregan 0.0350 kg de vapor de agua a 100 °C y 1.00 atm de presión, ¿qué temperatura final alcanzará la lata del calorímetro y su contenido? b) A la temperatura final, ¿cuántos kilogramos habrá de hielo, cuántos de agua líquida y cuántos de vapor?

R/ 86,1°C, 130 g de agua, 0 g hielo y 0 g de vapor

1. Un reloj de péndulo (simple) que bate segundos, hecho de bronce está diseñado para marcar la hora exacta a 20°C. ¿Qué error cometerá en segundos por hora, si funciona a 0°C?

1. Un reloj de péndulo metálico se adelanta 5s por día a una temperatura de 15°C y atrasa 10s por día a una temperatura 30°C. Encontrar el coeficiente de expansión térmica del metal del péndulo, considerando que el período de oscilación de éste es  [pic 2] (l es la longitud del péndulo; g, es la aceleración de la gravedad). 

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