ESTUDIO

PRÁCTICA 1: TERMODINÁMICA PARTE I
1.- Suponga que disponemos de un
termómetro de mercurio y otro de
alcohol. Sabemos que el mercurio se
solidifica a − 38.9 °C y que el alcohol lo
hace a − 117 °C. Interesa determinar si
se puede usar estos termómetros en un
lugar donde la temperatura en invierno
desciende hasta − 60 °F. ¿Qué termómetro serviría? Justifique su respuesta.
2.- Convierta elpunto de ebullición del
helio, 4,22 K, en grados Celsius y
Fahrenheit.
3.- La graduación de la “escala práctica
internacional de temperaturas” en el
rango de 0 °C a 660 °C se basa en las
variaciones
que
experimenta
la
resistencia eléctrica de un “termómetro
de platino” con los cambios de
temperatura, usándose la fórmula:
R(tC) = R0 (1 + A tC+ BtC2)
siendo R(tC) el valor de laresistencia a
la temperatura tC en la escala Celsius.
Los valores de la resistencia medidos
para las temperaturas del punto triple
del agua (273,16 K) del punto de
ebullición del agua (100 °C) y del punto
de ebullición del azufre (444, 60 °C) son
12,00 Ω; 14,82 Ω y 27,18 Ω, respectivamente.
(a) Calcule las constantes R0, A y B. (b)
Si al colocar el termómetro sobre un
objeto se mide que suresistencia vale 30
Ω, ¿cuál es la temperatura del objeto?

(c) Represente gráficamente la función
R(tC).
4.Experimentalmente
se
ha
determinado que la temperatura de la
llama de un arco eléctrico es
aproximadamente de 4000 °C. En la
lista que presentamos a continuación se
da a conocer algunos valores máximos
de temperaturas de llamas producidas
por combustión:
1700 °C, gas de cañería3900 °C, oxi-hidrógeno
3300 °C, oxi-acetileno
3500 °C, oxi-aluminio
4300 °C, hidrógeno-flúor
4700 °C, oxi-cianógeno
Considere los “puntos de fusión” de los
siguientes materiales:
3150 °F, sílica
3750 °F, alúmina
5050 °F, magnesio
6100 °F, tungsteno
6400 °F, carburo de zirconio
7250 °F, carburo de hafnio
Suponga que desea fundir muestras de
estos materiales colocándolas en llamasproducidas por combustión o arco
eléctrico. Indique de qué llamas podría
hacer uso para cada una de las
muestras.
5.- Para la fabricación de algunos
componentes electrónicos se requiere
que ciertos átomos difundan en un

Prof. Giovanni Salini C.| Física II (230016)|Departamento de Física | agosto 2013

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material dado. En la descripción de tal
proceso interviene la cantidad física Dcuya variación con la temperatura
absoluta T está dada por
D(T) = D0 2−α/T.
(a) ¿Cuál es la dimensión (unidades) de
α si Dim(T) = θ− temperatura?
(b) Calcule el valor de α si D0 = 20 cm2/s
y D vale 3,1×10−4 cm2/s cuando la
temperatura es 200 °C.
(c)Represente gráficamente D(T) para
el rango entre 20 °C y 400 °C.
6.- El elemento activo de cierto láser se
ha fabricado con una barra de vidriode
30,0 cm de longitud y 1,50 cm de
diámetro. Si la temperatura de la barra
se incrementa 65,0 °C, ¿cuál es el
incremento que se registran en
(a) su longitud; (b) su diámetro y (c) su
volumen? Considere que el coeficiente
promedio de expansión lineal del vidrio
es 9,00×10−6 (°C)−1. (R.: (a) 0,176 mm;
(b) 8,78×10-4cm (c) 0,0930 cm3).
7.- Un modelo de telescopio forma una
imagen de uncúmulo de estrellas sobre
un chip CCD (charge-coupled device,
dispositivo de acoplo de carga) de
silicio, con una forma de cuadrado de
2,00 cm de lado. Cuando se enciende por
primera vez el telescopio a la
temperatura de 20,0 °C, aparece
enfocado en el CCD un cierto campo
estelar, en el que hay 5342 estrellas
distribuidas
uniformemente.
Para
aumentar la sensibilidad del detector, seenfría a − 100 °C. ¿Cuántas estrellas
cabrán entonces en la imagen formada
en el chip? El coeficiente promedio de

expansión lineal del silicio es 4,68×10−6
(°C)−1.
8.- Un aro circular de alambre de hierro
de radio 1 m está cruzado por un
diámetro de alambre de cobre soldado
al aro. ¿Seguirá siendo circular al
calentarlo de 0° a 100 °C? Calcule las
nuevas longitudes de los dos alambres....