Dilatación Lineal

Calor y temperatura

¡¡Más problemas!!

1. El elemento activo de cierto láser está hecho de una barra de vidrio de 30 cm de largo por 1,5 cm de diámetro. Si la temperatura de la barra aumenta en 117ºF, y αvidrio(9 x 10(4 ºC(1, encuentra el aumento en
|Coeficientes de dilatación cúbica |
|Material β (10(6 (ºC-1) Material β(10(6 (ºC-1) |
|Hierro | |36 |Latón | |57 |
|Acero | |33 |Glicerina | |485 |
|Cobre | |51 |Mercurio | |182 |
|Aluminio | |72 |Agua | |207 |
|Hielo | |153 |Gas oil| |950 |
|Nafta | |300 |Aire | |3400 |


a) su longitud,
b) su diámetro y
c) su volumen. Recup.2010.

2. Un tapón redondo de latón tiene el diámetro de 8,0010 cm a 10ºC. ¿A qué temperatura llenará exactamente el agujero circular de una placa de hierro de 8,0000 cm de diámetro a 0ºC? (Ambos, la placa y eltapón, deben estar a la misma temperatura). Parcial 2010

3. Una olla de agua se calienta de 25ºC a 80ºC.
a) Expresa ambas temperaturas en la escala Fahrenheit y en la escala Kelvin.
b) ¿Cuál es su cambio de temperatura en cada una de estas escalas? Parcial 2010.

4. El eje de acero de una polea tiene un diámetro de 42,51 mm a 28ºC y debe fijarse a la polea, que también es de acero y poseeun agujero circular de 42,50 mm de diámetro a esa temperatura.
a) ¿En qué cantidad debe disminuirse la temperatura del eje para que ajuste en el agujero de la polea?
b) Supone que la temperatura de toda la estructura se reduce a (5ºC después de haber fijado el eje a la polea. ¿Se desprenderá el eje? Explica.
c) En el caso del punto (b), ¿cuál es la diferencia de temperatura que sufrenel eje y la polea expresada en ºC, ºF y en K? Parcial 2011

5. Una barra de 2 m de longitud está formada por un núcleo macizo de acero de 1 cm de diámetro, rodeado de una envoltura de cobre cuyo diámetro exterior es de 2 cm. La superficie exterior de la barra está aislada térmicamente: uno de sus extremos se mantiene a 100 °C y el otro a 0 °C.
a) Calcula la corriente calorífica total en labarra.
b) ¿Qué fracción es transportada por cada sustancia?
Respuestas: a) 1.13 cal/seg; b) por el acero: 4 %, por el cobre: 96 % D.Carballo

6. Efecto de una ventana en una puerta. Un carpintero construye una puerta de madera sólida de 2,00 m(0,95 m(4,0 cm. Su conductividad térmica es k(0,120 W/m.K. Las películas de aire en las superficies interior y exterior de la puerta tienen la mismaresistencia térmica combinada que un espesor adicional de 1,8 cm de madera. La temperatura interior es de 20,0ºC, y la exterior, de (8,0ºC.
a) Calcula la razón de flujo de calor por la puerta.
b) ¿En qué factor aumenta el flujo de calor si se inserta una ventana de 0,50 m de lado en la puerta? El vidrio tiene un espesor de 0,40 cm y una conductividad térmica de 0,80 W/m(K. Las películas deaire a ambos lados del cristal tienen una resistencia térmica total igual a la de otros 12,0 cm de vidrio.
|Conductividades térmicas k |
|Material W/(m(K) |
|Aire (27ºC) |0,026 |
|Hielo |0,592 |
|Agua (27ºC) |0,609 |
|Aluminio|240 |
|Cobre |400 |
|Hierro |80,4 |
|Plata |430 |
|Roble |0,15 |
|Ladrillo aislante |0,15 |
|Hormigón |0,19-1,3 |
|Vidrio |0,70-0,90 |...