Tarea de Fisica
Tamara CortésTarea17 de Mayo de 2020
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- Una llanta de un automóvil se infla con aire originalmente a 12ºC y a presión atmosférica normal. Durante el proceso, el aire se comprime a 30% de su volumen original y la temperatura aumenta a 45ºC.
- Calcule en escala Kelvin las temperaturas entregadas en este caso.
T1 = 12°C + 273,15 = 285,15°K
T1 = 285,15°K
T2 = 45°C + 273,15 = 318,15°K
T2 = 318,15°K
- Determine la presión en la llanta.
Datos,
T1 = 285,15°K
P1 = 1,0 atm
T2 = 318,15°K
V2 = 0,3 * V1
P2 = ?
Utilizando la ecuación de estado de los gases ideales y asumiendo constante el número de moles, tenemos,
P * V = n * R * T
n = P * V / R * T
P1 * V1 / T1 = P2 * V2 / T2
P2 = P1 * V1 * T2 / V2 * T1
P2 = (1 * V1 * 318,15) / [(0,3 * V1) * 285,15]
P2 = 318,15 / (0,3 * 285,15)
P2 = 3,72 atm
c) Después de un momento, el automóvil se pone en marcha a gran velocidad. Conforme a lo anterior, la temperatura del aire en la llanta aumenta a 90ºC y el volumen interior de la llanta aumenta en un 3%. Determine cuál es la nueva presión en la llanta.
Datos,
T2 = 318,15°K
P2 = 3,72 atm
V3 = 1,03 * V2
T3 = 45°C
P3 = ?
Primero pasamos a Kelvin la temperatura,
T3 = 90°C + 273,15 = 363,15°K
T3 = 363,15°K
Luego usamos nuevamente la ecuación de estado de los gases ideales,
P3 = P2 * V2 * T3 / V3 * T2
P3 = (3,72 * V2 * 363,15) / [(1,03 * V2) * 318,15]
P3 = (3,72 * 363,15) / (1,03 * 318,15)
P3 = 4,12 atm
- Entregue 3 ejemplos en los cuales se presente dilatación térmica en metales, justificándolos. Complete la siguiente tabla:
Ejemplos | justificación |
01.- El mercurio presente en los termómetros | El mercurio contenido en el termómetro, al recibir calor, experimenta una dilatación que hace que avance por el tubo del termómetro en el que está contenido. |
02.- El acero en los rieles de un tren | Los trenes al viajar demasiado rápido o al aumentar la temperatura ambiental, calientan las vías provocando que estas se expandan, haciéndose más largas (pandeo). |
03.- Una tira bimetálica en un termostato (Latón y acero) | En la tira bimetálica los dos metales se enlazan. Al aumentar la temperatura, uno de los metales se calienta y se expande más rápido que el otro, causando que la tira se curve. Esta desviación mecánica se aprovecha para encender un interruptor de circuitos eléctricos o para mover un dial a una indicación determinada. |
- 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 2,5[m], todo esto a temperatura ambiente (23ºC). La soldadura permite obtener las dimensiones deseadas, pero provoca que la temperatura de la pieza aumente su temperatura inicial en 8 veces, 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.
a) Determine la longitud inicial de la pieza de acero.
Datos,
Lf = 2,5 m
T1 = 23°C
T2 = 8 * T1
α (acero) = 11,5*10-6 °C-1
Aplicando la fórmula de dilatación lineal, tenemos,
Lf = Li * (1 + α * ΔT)
Li = Lf / (1 + α * ΔT)
Li = Lf / [1 + α * (T2 – T1)]
Li = 2,5 / [1 + (11,5*10-6) * (8 * 23 – 23)]
Li = 2,495 m
b) Determine la longitud aproximada de la pieza que el maestro tornero logró soldar.
ΔL = Lf – Li
ΔL = 2,5 – 2,495
ΔL = 0,005 m
...