Resuelva los siguientes ejercicios, incluyendo su desarrollo

Temperatura

xxxxxxx

Física

Instituto IACC

21/05/2018

Desarrollo

Resuelva los siguientes ejercicios, incluyendo su desarrollo.

Ejercicio 1:

Escriba en grados Kelvin las siguientes temperaturas.

a) 𝑇=1458° [C]

Formula: Grados Kelvin = Grados Celsius + 273,15°

• T = 1458° [C] + 273,15°
• = 1731,15° [K] 

b) 𝑇=−177° [C]

Formula: Grados Kelvin = Grados Celsius + 273,15°

• T = −177 ° [C] + 273,15°
• = 96,15° [K]

c) 𝑇=0° [C]

Formula: Grados Kelvin = Grados Celsius + 273,15°

• T = 0° [C] + 273,15°
• = 273,15° [K]

d) 𝑇=50° [C]

Formula: Grados Kelvin = Grados Celsius + 273,15°

• T = 50° [C] + 273,15°
• = 323,15° [K]

Ejercicio 2:

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

• T = 221° [K]
• Formula: Grados Kelvin = Grados Celsius + 273,15°

• Grados Celsius = 221° [K] - 273,15°
• Grados Celsius = -52,15° [C]
• El agua estará en estado sólido (hielo), ya que su temperatura es bajo 0.

Ejercicio 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]).

• Ti = -6° [C]
• Tf = 40° [C]
• L = 1200 [m]
• a = 1,2 x 10˄-5
• Formula: Lf = [ 1 + a (Tf - Ti)]

• Lf = 1200 [1 + a (40 - (-6))]
• Lf = 1200 [ 1 + 0,000012 * 46]
• Lf = 1200 [ 1,000552]
• Lf = 1200,6624
• En verano el largo que alcanza el puente de hierro es de 1200,6624 [m].

Ejercicio 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.

• L = 3,2 [m]
• Ti = 524° [C]
• Tf = 16° [C]
• a = 1,7 x 10˄-5
• Formula: Lf = [1 + a (Tf - Ti)]

• Lf = 3,2 [1 + a (16 - 524)
• Lf = 3,2 [1 + 0,000017 * -508]
• Lf = 3,2 [0,991364]
• Lf = 3,1723648 [m]
• El largo final de barra es de 3,1723648 [m].

Ejercicio 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.

• T = 19° [C] + 273,15 = 292,15° [K]
• P = 110000 [Pa]
• V = 0,68 m˄3
• Kb = 1,38 x 10˄-23 [j/k]
• Formula: P * V = n * Kb * T

• 110000 [Pa] * 0,68 [m˄3] = n * 1,38 x 10˄-23 [j/k] * 292,15 [K]
• 74800 = n * 4,03167 x 10˄-21
• n = 1,85531 x 10˄-17
• Dentro de la cámara ahí 1,85531 x 10˄-17 partículas.

Ejercicio 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].

• T = 400° [C] + 273,15 = 673,15 [K]
• P = 110000 [P]a
• V = 0,68 [m˄3]
• Kb = 1,38 x 10˄-23
• Formula: Vi * Tf / Ti

• Vf = 0,68 [m˄3] * 673,15° [K] / 292,15° [K]
• Vf = 1,5668 [m˄3]
• La presión seria de 1,5668 [m˄3].

Ejercicio 7:

Una cámara, 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]. 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.

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