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    Guía 2

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    Belén Serón Bórquez
    Este documento presenta varios problemas relacionados con escalas de temperatura y dilatación térmica. Introduce las escalas Celsius, Fahrenheit, Kelvin y Rankine, y cómo se relacionan entre sí. Luego, plantea ejercicios sobre cómo cambia el volumen y área de diferentes materiales al variar la temperatura, debido al fenómeno de la dilatación térmica. Finalmente, entrega datos y constantes útiles para resolver los problemas presentados.

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    Guía 2

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    Belén Serón Bórquez
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    Este documento presenta varios problemas relacionados con escalas de temperatura y dilatación térmica. Introduce las escalas Celsius, Fahrenheit, Kelvin y Rankine, y cómo se relacionan entre sí. Luego, plantea ejercicios sobre cómo cambia el volumen y área de diferentes materiales al variar la temperatura, debido al fenómeno de la dilatación térmica. Finalmente, entrega datos y constantes útiles para resolver los problemas presentados.

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    Este documento presenta varios problemas relacionados con escalas de temperatura y dilatación térmica. Introduce las escalas Celsius, Fahrenheit, Kelvin y Rankine, y cómo se relacionan entre sí. Luego, plantea ejercicios sobre cómo cambia el volumen y área de diferentes materiales al variar la temperatura, debido al fenómeno de la dilatación térmica. Finalmente, entrega datos y constantes útiles para resolver los problemas presentados.

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    Universidad San Sebastián

    Facultad de Ingeniería y Tecnología


    INGE1427 - TERMODINÁMICA
    CCQ/
    Guía 2 - Escalas de temperatura y dilatación térmica

    1. Escalas de temperatura
    1.1 ¿A qué temperatura dan la misma lectura las escalas Fahrenheit y Celsius? ¿A qué temperatura
    las escalas Fahrenheit y Kelvin?

    1.2 La temperatura de la superficie del Sol es aproximadamente 6 000 K. Exprese esta temperatura
    en la escala Fahrenheit.
    1.3 La escala Rankine de temperatura absoluta fue propuesta por el físico e ingeniero escocés
    William Rankine en 1859. Se define tomando un rankine (1 R) igual a un grado Fahrenheit
    (1◦F) y considerando que la temperatura del cero absoluto es idénticamente 0 R. Determine

    a) La temperatura del cero absoluto en la escala Fahrenheit.


    b) La relación entre la escala Fahrenheit y la escala Rankine.
    c) La relación entre la escala Celsius y la escala Rankine.
    d) La relación entre la escala Kelvin y la escala Rankine.
    e) La temperatura del punto de ebullición del agua y del punto de fusión del hielo en rankine.
    1.4 Dos escalas termométricas lineales, X e Y , se han establecido de la siguiente manera:
    Escala Tf Tv donde Tf y Tv son respectivamente las temperaturas a 1,0 atm
    X 20 220 de presión, del punto de fusión del hielo puro y del punto de
    Y −20 280 ebullición normal del agua pura.

    Obtenga
    a) La relación entre la escala X y la escala Celsius.
    b) La relación entra la escala Y y la escala Kelvin.
    c) La relación entre la escala X y la escala Y .
    d) La temperatura del cero absoluto medida en la escala X y en la escala Y .
    1.5 La diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de un motor de automóvil es de
    450◦C. Exprese esta diferencia en

    a) la escala Fahrenheit. b) la escala Kelvin. c) la escala Rankine.


    1.6 Un termómetro de gas a volumen constante es un dispositivo que mantiene un gas en un
    recipiente de paredes rígidas y diatérmicas, que utiliza la presión del gas como propiedad
    termométrica.
    Un termómetro de gas a volumen constante se calibra en el punto de fusión del mercurio (Hg
    a −39,0◦C) donde al medir la presión del gas se obtiene 1,561 atm, y en el punto de ebullición
    del alcohol etílico (CH3−CH2−OH a 78,0◦C) donde la presión del gas es 2,341 atm.

    a) Construya la escala termométrica correspondiente, es decir, determine la temperatura en


    función de la presión T (p).
    b) Si la presión del gas tiende a cero ¿Qué temperatura marcaría el termómetro?
    c) ¿Cuál es la presión del gas en el punto de congelación del agua?
    2. Dilataciones
    2.1 El coeficiente de dilatación volumétrica del tetracloruro de carbono (CCl4) es γ = 5,81 ×
    10−4 1/◦C. Si un recipiente de acero de 200 l se llena completamente con CCl4 cuando la
    temperatura es de 10,0◦C ¿Cuánto se derramará cuando la temperatura haya alcanzado los
    30,0◦C? Desprecie la dilatación del recipiente.
    2.2 Sobre una placa de acero1 se realiza un agujero de 7,150 cm de diámetro cuando la temperatura
    es de 7,0◦C. Luego la placa es calentada hasta alcanzar los 150,0◦C

    a) ¿Cuál es el área del agujero antes y después del calentamiento?


    b) ¿Cuál es el diámetro del agujero después de calentar la placa?
    2.3 Una ventana de vidrio2 mide 6,00 ft de ancho y 9,00 ft de alto a 50,0◦F

    a) ¿Cuánto aumenta su área cuando la temperatura alcanza los 104,0◦F?


    b) ¿Cuál fue la temperatura final del vidrio en grados Celsius?
    2.4 Una barra de acero mide 3,000 cm de diámetro a 25,0◦C. Un anillo de latón3 tiene un diámetro
    interior de 2,992 cm a 25,0◦C ¿A qué temperatura es necesario calentar ambos materiales para
    que la barra pueda entrar en el agujero del anillo?
    2.5 Determine la relación entre el coeficiente de dilatación lineal medido en 1/◦C y el medido en
    1/◦F
    Indicación: Determine la diferencia medida en grados Fahrenheit, entre dos temperaturas se-
    paradas por un grado Celsius.
    Constantes, datos y factores de conversión

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