TEMPERATURA Física

j

TEMPERATURA

Juan Perez Martínez

Física

Instituto IACC

15 de marzo de 2019

Desarrollo

1.- Escriba en grados Kelvin las siguientes temperaturas.

Para transforma los grados Celsius a grados Kelvin usaremos la siguiente relación

 Grados Kelvin (ºK) = Grados Celsius (ºC) + 273,15º

a.-      [pic 1]

b.-     [pic 2]

c.-      [pic 3]

d.-      [pic 4]

2.- Un estanque, sellado de agua, se encuentra a 221° [K]. Determine el estado del agua (vapor, líquido o hielo). Justifique su respuesta.

Para determinar el estado en que se encuentra el agua, primero transformaremos los grados kelvin a grados Celsius.:  

  Transformando tenemos que    .[pic 5]

Esto quiere decir que el estanque se encuentra a una temperatura de Tk = -52,15 ºC

Sabemos que el punto de  congelación del agua es igual a 0ºC, es decir el agua cambia de estado de líquido a sólido  . Por lo que concluimos que el agua dentro del estanque se encuentra en estado sólido, (en forma de hielo sólido)

3.- En el invierno, cuando la temperatura alcanza los -6 grados (𝑇𝑖 = −6° [C]), un puente en hierro tiene un largo de 1.2 kilómetros (1200 [m]). Determine qué largo alcanza en el verano cuando la temperatura es de 40 grados (𝑇𝑓 = 40° [C]).

Datos:

Ti = - 6ºC

Tf = 40 ºC

Li = 1,2 m = 1200m

Lf = x

 = 1,2x10-5 ºC-1  (coeficiente de dilatación del hierro)[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

[pic 10]

Por lo tanto, el puente se dilató 66,24 centímetros, alcanzando un  largo total con 40 de 1200,6624 [pic 11][pic 12]

4.- Una barra de cobre tiene un largo de 3.2 [m], y se encuentra a una temperatura de 524° [C]. Repentinamente, para enfriarla, es introducida a un estanque de agua que se encuentra a temperatura ambiente (16° [C]). Y se mantiene ahí hasta que la barra alcanza la temperatura del agua. Determine cuál es largo final de la barra.

Datos

Li= 3.2 m

Ti = 524ºC

Tf = 16ºC

Lf = x

α =1, 7 x10-5 ºC (coeficiente de dilatacion del cobre)

[pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

[pic 16]

La barra se comprimió 2,76352 centímetros, obteniendo un  largo final de  [pic 17]

5.- Una cámara cerrada con un volumen fijo de 0.68 [m3] se encuentra llena de nitrógeno (gas ideal). Considerando que su temperatura y presión son de 𝑇 = 19° [C] y 𝑃 = 110 000 [Pa] respectivamente, determine el número total de partículas dentro de la cámara.

Datos

V = 0,63 m3

T = 19º C = 292,15ºK[pic 18]

P = 110000 Pa

K= 1,38x10-23 (J/K)

n= x

Tenemos que:

[pic 19]

Reemplazando tenemos:

[pic 20]

74.800 Pa m3 = n 403,167 10

n = [pic 21]

[pic 22]

El número total de partículas es  [pic 23][pic 24]

6.- Para la cámara del ejercicio 5, determine cuál sería el valor de la presión al interior si aumentamos su temperatura a los 400° [C]

[pic 25]

[pic 26]

[pic 27]

[pic 28]

[pic 29]

7.- Una cámara, como la de la figura, contiene un gas ideal, el que inicialmente está a presión y temperatura ambiente (presión atmosférica y temperatura 𝑇 = 20° [C]). El volumen que ocupa el gas es de 0.68 [m3 ], y por medio de un pistón, es disminuido lentamente hasta llegar a los 0.52 [m3 ], tal como se muestra en la figura. El proceso se hace muy lentamente de tal forma que la temperatura del gas todo el tiempo es la temperatura ambiente inicial. Determine cuál es la presión al interior del gas al final del proceso.

...