Problemas_Fisica_2012_2013

PROBLEMAS DE FÍSICA 2
2º cuatrimestre
1er curso del Grado en Estudios de
ARQUITECTURA

Curso 2012-2013
Departamento de Física de la Materia Condensada

CALOR Y TEMPERATURA

1) Una varilla de acero mide 3 cm de diámetro a 25ºC. Un anillo de latón tiene un
diámetro interior de 2,992 cm a la misma temperatura. ¿A qué temperatura común se
igualarán los diámetros, de forma que el anillo podrádeslizar en la varilla?

latón=1,9x10-5 ºC-1 acero=1,1x10-5 ºC-1
2) En el interior de la pared de una casa hay una tubería (de cobre) de agua caliente en
forma de L, que tiene un tramo horizontal recto de 28,0 cm de longitud, un codo, y un
tramo vertical recto de 134 cm. Los extremos de la tubería permanecen en posiciones
fijas. Calcule el módulo, dirección y sentido de desplazamiento del codo cuandopor la
tubería circula agua que hace que la temperatura aumente de 18 ºC a 46,5 ºC.

Cu=1,7x10-5 ºC-1
3) Un bloque de hierro de 1,50 kg, que inicialmente se encuentra a una temperatura
de 600 ºC se introduce en un cubo que contiene 20 kg de agua a 25 ºC. ¿Cuál es la
temperatura final? Desprecie el calor específico del cubo y suponga que la cantidad de
agua que se evapora al introducir el bloquees también despreciable. cFe=450 J.kg-1.K-1
4) El gradiente de temperatura a lo largo de una varilla de cobre es de -2,5 ºC.cm-1.
a) Calcule la diferencia de temperatura entre dos puntos separados 5 cm.
b) Determine la cantidad de calor que atraviesa por segundo la unidad de área
perpendicular a la varilla. La conductividad térmica del cobre es Cu=3,84x102
Wm-1K-1.
5) Supóngase que laconductividad térmica del cobre sea doble que la del aluminio y 4
veces mayor que la del latón. Se tienen tres varillas de metal de 15,24 cm de largo y
2,54 cm de diámetro cada una, hechas de cobre, aluminio y latón respectivamente.
Estas varillas se colocan una a continuación de otra estando la de aluminio entre las

2

otras dos. Los extremos libres de las varillas de cobre y latón se mantienen a 0 y100ºC
respectivamente. Encuentre las temperaturas de equilibrio de la junta cobre-aluminio
y la de la junta aluminio-latón.
6) Un cuarto tiene tres ventanas con un área de 1 m2 cada una. El espesor de vidrio es
de 0,4 cm; la cara interior está a 20ºC y la exterior a 10ºC. Calcule la cantidad de calor
que atraviesa las ventanas por segundo. La conductividad térmica del vidrio es = 5,85
x10-1 kg m s-3K-1.
7) Un carpintero construye una puerta de madera sólida de 2 m x 0,95 m x 4 cm. Su
conductividad térmica es =0,120 Wm-1K-1. Las películas de aire en las superficies
interior y exterior de la puerta tienen la misma resistencia térmica que un espesor
adicional de 1,8 cm de madera. La temperatura interior es de 20ºC y la exterior de -8ºC.
a) Calcule el flujo de calor por la puerta
b) ¿En quéfactor aumenta el flujo de calor si se inserta una ventana cuadrada de
0,5 m de lado en la puerta? El vidrio tiene un espesor de 0,4 cm y una
conductividad térmica de 0,80 Wm-1K-1. Las películas de aire a ambos lados del
vidrio tienen una resistencia térmica total igual a la de otros 12 cm de vidrio.
8) En una casa unifamiliar se va a instalar un sistema solar para calentamiento de
agua. Debe podersuministrar al día 300 l de agua a 55ºC. Estimad el área que deben
tener los paneles solares, suponiendo que el agua entra a 15 ºC, que la intensidad solar
media es de 130 W/m2 y que la eficiencia de los paneles es del 60%.
9) Calcule la relación entre la pérdida de calor a través de una ventana de un solo
cristal con un área de 0,15 m2 y la que tiene lugar si hay doble cristal. Cada cristal tieneun espesor de 3,5 mm y el espacio entre los dos en la ventana doble es de 5 mm. El
vidrio tiene una conductividad térmica de 0,8 Wm-1K-1 mientras que la del aire es 0,024
Wm-1K-1. Las películas de aire en las superficies interior y exterior de la ventana tienen
una resistencia térmica total de 0,15 m2 K W-1.

3

PROCESOS TERMODINÁMICOS- PSICROMETRÍA
10) Una parte de un recipiente aislado...