Termometria y Calor

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE ENERGIA, FISICA Y MECANICA
FISICA I
E.A.P. DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
TEMPERATURA Y DILATACIN
1. Un termmetro correcto graduado en la escala centgrada seala una temperatura de 30C. En
el mismo lugar un termmetro incorrecto graduado en la escala Faherenheit indica 87.1 F. Hallar
el error de ste termmetro.
2
2. Una botella de vidrio pyrex llena de mercurio tiene un volumen de 40cm a 20 C. Qu volumen
de mercurio se derramar si la temperatura del conjunto se eleva a 80 C?. Qu cantidad de
mercurio deber aadirse para mantener llena si la temperatura desciende a -30 C?
3. Un termmetro posee dos escalas centgradas y Fahrenheit, 40 C ocupan una longitud de 18cm.
Calcular la longitud ocupada a 30 C.
4. Sea una varilla de cobre de 1m. Cul debe ser la longitud de una varilla de acero tal que se
produzca la misma dilatacin lineal en las dos varillas cuando la temperatura aumenta en 75 C?
5. Una barra de cobre mide 50 cm de longitud cuando se mide con una cinta de acero a 10C.
Cul ser su longitud medida a 30 C?
6. Demostrar que el coeficiente de dilatacin volumtrica y el coeficiente de dilatacin longitudinal
de una sustancia slida estn relacionados por: = 3
7. La resistencia elctrica de algunos metales vara con la temperatura (medida por un termmetro
de gas) aproximadamente segn la expresin R R0 1 T T0 , donde R0 es la resistencia
a la temperatura T0. Se encuentra que la constante para determinado metal es 0.004K . (a) Si
la resistencia a 0C es 100 . Cul es la resistencia a 20C?, (b) A qu temperatura la
resistencia es de 200 ?
Un anillo de acero de 3 000 pulg de dimetro interior a 20C se calienta y desliza sobre una varilla
de latn cuyo dimetro es de 3 002pulg a 20C. (a) A qu temperatura debe calentarse el
anillo?, (b) Si se enfran el anillo y la varilla conjuntamente por algn procedimiento, por ejemplo
con aire lquido a qu temperatura se desprender el anillo de la varilla?
3
Una botella de vidrio de 250cm est totalmente llena de agua a 50C. Se calienta la botella y el
agua hasta 60C. Cunta agua se derrama? (a) si se desprecia la dilatacin de la botella, (b) si
-5
-1
se incluye la dilatacin de la botella = 1.2x10 C .
Un reloj de pndulo de cobre marcha exactamente cuando se le mantiene a 0C Cunto se
atrasa por da cuando se le mantiene 20C?( Cu = 17x10-6 C-1)
Una varilla de cobre (cobre=17x 10-6 C) de 3m de longitud articulada por un extremo a una
pared y apoyada sobre rodillos de 1 cm de dimetro. Se calienta de 20C a 220C, lo cual hace
girar los rodillos. Cunto gira el ltimo rodillo? (Dar respuesta aproximada)
Un recipiente cilndrico de vidrio se halla mercurio lleno una altura h de modo que la presin
manomtrica en el fondo del recipiente es 20 Pa. Halle la presin manomtrica (en Pa) en el
fondo del recipiente cuando la temperatura se incrementa en 100 C (coeficiente de dilatacin
superficial del vidrio 6,6x106 C 1 ).
En la figura se muestra una alarma contra incendios, determine el incremento de temperatura (en
C) para que las barras hagan contacto, instante en el cual funciona la alarma.
1 ;
1
Considere
a = 1,5 10- 4
a = 2 10- 4
-1
8.
9.
10.
11.
12.
13.
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FISICA I
E.A.P. DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL
CANTIDAD DE CALOR
1.
2.
Se mezclan 50 g de agua a 60C con amoniaco a 30 C. Calcula la temperatura final de la mezcla.

a) Si la cantidad de amoniaco es 100 g, halla la temperatura final de la muestra.
b) Si la temperatura final de la muestra es 40 C, calcula la cantidad de amoniaco.
Calores especficos del agua = 4180 J/kg.K; amoniaco = 4700 J/kg.K
Una sustancia con calor especfico 0,2 cal/gC que est inicialmente a 70 C se pone en contacto con
la misma cantidad de otra sustancia de calor especfico 0,5 cal/gC. La temperatura final cuando se
llega al equilibrio es de 46C. Calcula la temperatura inicial de la segunda sustancia
3. Se ponen en contacto 50 g de hierro a 10C, 80 g de cobre a 30C y 100 g de plomo a 50C.

Calcula la temperatura final. Calores especficos del hierro = 450 J/kg.K; cobre = 385 J/kg.K;
plomo = 127 J/kg.K.
4. Si ponemos en contacto 50 g de hielo a 5C con 10 g de vapor a 110C, cul ser la
temperatura cuando se llegue al equilibrio?
5. Cul era la temperatura inicial de 8 g de vapor que aadidos a 100 g de agua consiguen que su
temperatura pase de 5 a 60C?
6. Calcula cunto se dilata un disco de aluminio de radio 1 m si se aumenta 100C su temperatura.
a) Primero estima la dilatacin del radio del crculo. b) Despus calcula la dilatacin con el
coeficiente de dilatacin superficial, que es el doble que el lineal. c) Cul es la diferencia?
5
-1
Coeficiente de dilatacin lineal del aluminio: = 2,4 X 10 C .
7. Qu ocurre cuando mezclamos dos fases de un mismo elemento en un recipiente que se
encuentra aislado (no existen prdidas y/o ganancias de calor que no sean los propios del
sistema). Agregamos 250 g de hielo a 0C a 600 g de agua a 18C.
a) Cul es la temperatura final del sistema?
b) Qu cantidad de hielo queda cuando el sistema alcanza el equilibrio?
8. Imagina que introducimos una cucharilla de plata de 50 g a temperatura ambiente (25C) en un
recipiente con 200 g de agua a 80C. Si el conjunto no intercambia energa con el exterior,
calcula la temperatura final de equilibrio. cAg = 235 J/kgK; cagua = 4180 J/kgK.
9. Si le suministramos 530 cal de calor a 10 g de hielo a -10C, cul ser la composicin final del
sistema.
10. Masas iguales de hielo a 0C y vapor de agua a 100C, se mezclan en un recipiente de
capacidad calorfica despreciable. Qu porcentaje de la masa total ser agua lquida en el
equilibrio trmico?
11. En un recipiente de capacidad calorfica despreciable, se mezclan 20; 30 y 50g de agua a 80C,
50C y 10C respectivamente. Hallar la temperatura de equilibrio.
12. Una sustancia de 500 g se divide en 2 partes luego se le suministra la misma cantidad de calor a
cada parte y se observa que el primero cambia su temperatura en 20C mientras que el segundo
en 30C, Determine las masas de cada parte
13. Se necesita 12400 caloras para vaporizar 20 g de agua. Calcule la temperatura del agua en C
en su fase liquida.
14. En un calentador que funciona a carbn, se tiene 30 litros de agua a 20C. La eficiencia del
calentador es del 75% y el costo del kilogramo de carbn es S/. 3,1. Determine el costo mnimo
para cambiar de fase el lquido Pcal(carbon)=8x104 cal/kg
15. En un recipiente de capacidad calorfica despreciable se mezclan "2 m" gramos de agua a 20C
con "m" gramos de agua a 80C, Cul ser la temperatura de sta, cuando el agua que estaba a
20C alcance una temperatura de 30C.

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Se mezclan 50 g de agua a 60C con amoniaco a 30 C. Calcula la temperatura final de la mezcla.

3. Se ponen en contacto 50 g de hierro a 10C, 80 g de cobre a 30C y 100 g de plomo a 50C.

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