Fisica

INSTRUCCIONES: Desarrolle claramente cada uno de los tópicos solicitados, si es necesario apóyese por esquemas y/o gráficos.

1. Expresar en la escala Kelvin las siguientes temperaturas:

a) 50° C

273,15 +50 = 323,15 Kelvin

b) 0°C

273,15 +0 = 273,15 Kelvin

c) ‐ 35° C.

273,15 +(-35)= 238,15 Kelvin

2. ¿Cuánto medirá a 40 °C un alambre de cobre que a 0°C mide 3.000 m?

Para desarrollar este ejercicio se debe ocupar la ecuación de variación de longitud:

Δl = l 0 x Δt x α donde α corresponde al coeficiente de dilatación que para el caso del cobre es 1,7 x 10‐5 °C-1. La longitud inicial (l0) es 3000 metros, la Δt corresponde a la variación de temperatura, T final-T inicial, siendo 40 ºC la T final y 0 ºC la T inicial, por lo tanto Δt =40ºC.

Δl = 3000 mt x 40ºC x 1,7 x 10‐5 °C-1

Δl = 2,04 mt lo que corresponde a la variaciòn de longitud. Para obtener la longitud final se debe sumar este valor a la longitud inicial. Por lo tanto:

Longitud final= 3000 mt + 2,04 mt = 3002,4 mt mide el alambre de cobre al calentarlo 40ºC.

3. Un recipiente de cinc de 50 cm3 está lleno de mercurio a una temperatura de 20 °C. ¿Cuánto mercurio se derramará si la temperatura asciende hasta 80 °C?

Se debe calcular la variación de volumen del recipiente lo que representarà la cantidad de mercurio derramado.

La fòrmula para calcular la variación de volumen es:

ΔV = V0 . Δt . γ Donde γ corresponde al coeficiente de dilatación volumétrica que corresponde al triple del coeficiente de dilatación lineal, lo que para el cinc es α = 2,6 x 10 -5 ºC-1. Por lo tanto γ =3 . 2,6 x 10 -5 ºC-1 = 7,8 x10 -5 ºC-1

V0 coresponde al volumen inicial que es 50 cm3

Δt = T final-T inicial= 80ºC-20ºC= 60ºC

Reemplazando todos los datos en la fórmula:

ΔV = 50cm3 x 60 ºC x (7,8 x10 -5ºC-1)

ΔV = 0,234 cm3 Por lo tanto lo que se derrama del recipiente de mercurio a 80ºC son 0,234 cm3

4. ¿Cuáles deben ser las longitudes a 0 °C de dos varillas cuyos coeficientes de dilatación son 0,9 ∙ 10‐5 °C‐1 y 1,7 ∙ 10‐5 °C‐1 respectivamente, para que a cualquier temperatura su diferencia sea de 50 cm?

Se debe calcular la longitud inicial (l0) de cada varilla a 0ºC, utilizando la fòrmula de variación de longitud:

Δl = l0 x Δt x α

l0= Δl

Δt x α

Como a cualquier temperatura la variación de volumen es la misma, se considerará como temperatura final 10ºC.

La varilla 1 corresponderá a aquella que posee un α =0,9 ∙ 10‐5 °C‐1

La varilla 2 corresponde a la que tiene un α =1,7 ∙ 10‐5 °C‐1

Varilla 1

α = 0,9 ∙ 10‐5 °C‐1

Δt =10 ºC-0ºC=10 ºC

Δl =

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