Deberes

7 Energía térmica
ACTIVIDADES DELdel interior de la unidad
Actividades INTERIOR DE LA UNIDAD
1. Razona por qué las partículas constituyentes de un sólido solo presentan movimiento de vibración.
Se debe a que las intensas fuerzas atómico-moleculares que originan la estructura ordenada y rígida de los sólidos no permiten movimientos de traslación o de rotación.
2. ¿Se mueven todas lasmoléculas de un gas a la misma velocidad?
No. Existe una distribución de velocidades, que viene dada por la ley de distribución
de Maxwell.
3. Cuando un sólido se mueve, ¿forma parte de su energía térmica la energía cinética global del sólido?
No. La energía térmica forma parte de la energía interna, y la energía cinética global
del cuerpo no es energía interna.
4. Explica por qué no se puede medirdirectamente la temperatura.
Porque es una magnitud estadística asociada al comportamiento global de un enorme
conjunto de partículas.
5. A la misma temperatura, ¿qué moléculas se mueven más deprisa, por término
medio, las de hidrógeno o las de oxígeno?
Se mueven más deprisa las moléculas de hidrógeno, porque tienen menor masa. Igual
temperatura significa igual energía cinética media; portanto, menor masa molecular
conlleva mayor velocidad media.
6. ¿Se puede medir la temperatura de un cuerpo sin tocarlo? ¿Con qué clase de
termómetro?
Sí, midiendo la radiación térmica que el cuerpo emite. Esto se hace con el pirómetro
óptico y el termómetro infrarrojo.
7. La temperatura habitual en el laboratorio es de 20 °C. ¿Cuál es su valor en las escalas Kelvin y Fahrenheit?
T = tC +273,15 = 20 + 273,15 = 293,15 K
tC
t – 32
=F
9
5

8 tF =

tC · 9
+ 32 =
5

20 · 9
+ 32 = 68 °F
5

8. Razona si las escalas Kelvin y Fahrenheit son o no son de tipo centígrado.
La escala Kelvin sí, porque tiene 100 unidades entre el punto de congelación del
agua y su punto de ebullición. La escala Faherenheit no.

Unidad 7. Energía térmica

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9. ¿A qué temperatura dicen losingleses que tienen fiebre?
Si en España atribuimos el estado febril a las temperaturas corporales superiores a
37 °C, en Inglaterra, donde se emplea la escala Fahrenheit, será:
tC
t – 32
t ·9
37 · 9
8 tF = C
=F
+ 32 =
+ 32 = 98,6 °F
5
9
5
5
10. El platino puro se funde a 1 768,3 °C. Expresa este resultado en las escalas Kelvin y Fahrenheit.
La temperatura, expresada en Kelvin yFahrenheit, es:
T = tC + 273,15 = 1 768,3 + 273,15 = 2 041,45 K
tc
t – 32
t ·9
1 768,3 · 9
8 tF = C
=F
+ 32 =
+ 32 = 3 214,94 °F
5
9
5
5
11. Explica el significado de un coeficiente de dilatación lineal igual a 1 K –1.
Significa que, cuando la temperatura aumenta 1 K, la longitud del cuerpo se duplica.
12. Calcula el coeficiente de dilatación lineal del uranio, sabiendo que unabarra de 1 m se alarga 0,14 mm cuando su temperatura sube 10 °C.
Teniendo en cuenta la expresión de la dilatación lineal y que DT = 10 K:
l – l0
0,14 · 10–3
l0
1
l = l0 · (1 + l · DT ) 8 l =
=
= 1,4 · 10–5 K–1
10
DT
13. A la vista de la tabla de coeficientes de dilatación lineal, razona por qué se
emplea el vidrio pyrex en recipientes que deben someterse a grandes cambios de temperatura.El vidrio pyrex tiene un coeficiente de dilatación muy pequeño; por tanto, soporta
grandes cambios de temperatura sin fracturarse, al no generarse tensiones internas
en el material.
14. El volumen de un bloque de metal aumenta un 0,35% cuando la temperatura
sube 50 °C. Calcula su coeficiente de dilatación lineal.
Si despejamos el coeficiente de dilatación cúbica, g, en la ecuación que nosproporciona la dilatación cúbica de un sólido y sustituimos los datos, teniendo en cuenta
que DT = 50 K, obtenemos el valor del primero:
V – V0
0,35
V0
100
=
= 7 · 10–5 K–1
V = V0 · (1 + g · DT ) 8 g =
50
DT
Aplicando la relación entre los coeficientes cúbico y lineal, obtenemos este último:
g=3·l 8 l=

170

g
7 · 10 –5
=
= 2,3 · 10–5 K–1
3
3

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