Tarea Física en procesos industriales
cristian hernan diaz rubioTarea26 de Marzo de 2023
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DESARROLLO
- Una llanta de un automóvil se infla con aire originalmente a 10ºC y a presión atmosférica normal. Durante el proceso, el aire se comprime en un 25% de su volumen original y la temperatura aumenta a 35ºC.
- Calcule en escala Kelvin las temperaturas entregadas en este caso.
- Determine la presión en la llanta
Respuesta:
- Del enunciado identificamos:
- Temperatura inicial = 10°C
- Temperatura final = 35°C
Considerando que la relación entre Kelvin y grados Celsius es:
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Calculamos las temperaturas:
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- Para determinar la presión en la llanta utilizaremos la siguiente relación:
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Donde “i” corresponde a la situación inicial mientras que “f” corresponde a la situación final.
La información que entrega el enunciado es:
Presión inicial | 1 atm |
Temperatura inicial | 283.15K |
Volumen inicial | Vi |
Temperatura final | 308.15K |
Volumen final | 0.25Vi |
Despejando la presión final se tiene:
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- Entregue 3 ejemplos en los cuales se presente dilatación térmica en polímeros, justificándolos. Complete la siguiente tabla.
Ejemplo | Justificación |
Neumáticos (caucho) de auto en movimiento | La fricción que genera el movimiento del neumático con el asfalto repercute en un aumento de temperatura de los neumáticos, lo cual desencadena en una dilatación térmica de estos. |
Goma de cables del tendido eléctrico | Debido al aumento de temperatura ocasionada por el sol y el aumento de temperatura que genera el movimiento de energía eléctrica por el conductor, hace que la parte externa del cable (goma) se dilate. |
Tubos PVC | En instalaciones eléctricas, se puede usar un soplete para hacer que se dilate este material y manipularlo con el fin deseado. |
- En un taller de tornería se está fabricando el eje trasero de un carro de arrastre. Por efectos de aprovechar todo el material disponible, el tornero decide soldar una pieza de acero para llegar al largo requerido que es de 2,7[m], todo esto a temperatura ambiente (23ºC). La soldadura permite obtener las dimensiones deseadas, pero provoca que la temperatura de la pieza aumente, llegando a los 470[K], por lo que su enfriamiento rápido es inminente para obtener un buen forjado de la aleación, por lo tanto la pieza se sumerge en un recipiente de cal.
- Determine la longitud inicial de la pieza de acero.
- Determine la longitud aproximada de la pieza que el maestro tornero logró soldar.
Respuesta:
- Para resolver el problema utilizamos la siguiente expresión de dilatación térmica:
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Reordenamos términos y despejemos la longitud inicial como sigue a continuación:
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Del enunciado tenemos los siguientes datos:
Longitud final | 2.7 m |
Temperatura inicial | 23°C |
Temperatura final | 470K |
Convertimos temperatura final a °C como sigue a continuación:
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Además, el coeficiente de dilatación del acero es 12*10-6 (°C-1), por lo que reemplazando los datos se obtiene:
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Por tanto, la longitud inicial de la pieza de acero es 2.69 m.
- La longitud de la pieza que el maestro logró soldar es la diferencia entre la longitud final e inicial de la pieza de acero. La cual se muestra a continuación:
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Por tanto, la longitud aproximada de la pieza de acero que el maestro logró soldar es de 1 mm.
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