Experimento

UNIDAD I: MATERIA-ENERGIA

CALOR
1.- Un tubo de cobre de 400g que se encuentra inicialmente a 200 ᵒC se sumerge en un recipiente que contiene 3 kg de agua a 20 ᵒC. Pasando por alto otros intercambios de calor, ¿cuál será la temperatura de equilibrio de la mezcla?
Datos | Fórmula | Resultado |
mc= 400gTc = 200 ᵒCmA= 3 kg= 3000 grTA= 20 ᵒCTe= ?Cec= 0.093 cal/g ᵒCCeA= 1 cal/ g ᵒC | mcCecΔTc=mACeAΔTA | 400g(0.093 cal/g ᵒC)( 200 ᵒC- Te= 3000 gr(1 cal/ g ᵒC)( Te-20 ᵒC)7440-37.2 Te=3000 Te- 6000060000+7440= 3000 Te+37.2 Te67440= 3037.2 TeTe= 67440/3037.2Te=22.2 ᵒC |

2.- ¿Cuanto hierro a 212 ᵒF se deberá mezclar con 10 lb de agua a 68 ᵒF, a fin de tener una temperatura de equilibrio de 100 ᵒF?
Datos | Fórmula | Resultado |
mH=?TH= 212 ᵒFmA= 10 lbTA= 68 ᵒFTe= 100 ᵒFCeH= 0.113BTU/lbᵒFCeA= 1 BTU/lbᵒF | mHCeHΔTH=mACeAΔTAmH= mACeAΔTA CeHΔTH | mH= (1 BTU/lbᵒF)(10 lb)(100ᵒF - 68ᵒF) / 0.113 BTU/lbᵒF(212ᵒF - 100ᵒF)mH= 25.28lb |

3.- Se mezclan 50 g de agua a 60 ᵒC con amoniaco a 30 ᵒC. Calcula la temperatura final de la mezcla.
a) Si la cantidad de amoniaco es 100 g, halla la temperatura final de la muestra.
Datos | Fórmula | Resultado |
ma= 50g= 0.05kgTa= 60ᵒC+273=333ᵒKmAm= 100 g= 0.1kgTAm= 30 ᵒC+273= 303ᵒKTe=?Cea= 4180 J/kgᵒKCeAm= 4700 J/kgᵒK | maCeaΔTa=mAmCeAmΔTAm | 0.1kg(4700 J/kgᵒK) (Te-303ᵒK)= 0.05kg(4180 J/kgᵒK) (333ᵒK-Te)470Te -142410= 69597-209Te470Te+209Te=69597+142410679 Te= 212007Te= 212007 / 679Te= 312.23ᵒK-273Te= 39.23 ᵒC |

b) Si la temperatura final de la muestra es 40 ᵒC, calcula la cantidad de amoniaco.
Datos | Fórmula | Resultado |ma=?Ta= 60ᵒC+273= 333ᵒKmAm= 100 g= 0.1kgTAm= 30 ᵒC+273= 303ᵒKTf= 40 ᵒC+273= 313ᵒKCea= 4180 J/kgᵒKCeAm= 4700 J/kgᵒK | maCeaΔTa=mAmCeAmΔTAm | ma= (4700 J/kgᵒK) (313-303)ᵒK= 0.05kg(4180 J/kgᵒK) (333-313) ᵒKma= 4700(10)= 4180ma= 4180/47000= 0.08893kgma= 0.088kg= 88.93g 1000 |

DILATACIÓN

4.- Un puente de acero tiene 800 m de longitud, ¿qué longitud tendrá cuando la temperatura aumente de 12ᵒC a 40 ᵒC?
Datos | Fórmula | Resultado |
L0= 800 mt0= 12 ᵒCt= 40 ᵒCL=?αacero= 1.2x10-5 ᵒC-1 | ΔT= t- t0ΔL= αL0ΔTL= ΔL+L0 | ΔT= (40ᵒC - 12ᵒC) = 28ᵒCΔL= (1.2x10-5 ᵒC-1) (800m) (28ᵒC)ΔL= 0.2688mΔL= 26.88cmL= 0.2688m+ 800mL= 800.2688m |

5.- Una tubería de hierro de 200 m de longitud a temperatura ambiente (20 ᵒC). Si una tubería se va a utilizar para conducir vapor, ¿cuál será la toleranciapara la dilatación y qué longitud tendrá la tubería?
Datos | Fórmula | Resultado |
L0= 200mt0= 20 ᵒCt= 100 ᵒCL=?αhierro= 1.2x10-5 ᵒC-1 | ΔT= t- t0ΔL= αL0ΔTL= ΔL+L0 | ΔT= (100ᵒC - 20ᵒC) = 80ᵒCΔL= (1.2x10-5 ᵒC-1) (200m) (80ᵒC)ΔL= 0.192mΔL= 19.2cmL= 0.192m+ 00mL= 200.192m |

6.- Una varilla de metal de 100.0 cm de largo a 10 ᵒC se observa que tiene 100.2 cm cuando alcanza una temperatura de 176ᵒF. ¿Cuál es su coeficiente de dilatación lineal?
Datos | Fórmula | Resultado |
L0= 100 cmT0= 10 ᵒCLf= 100.2 cmTf= 176 ᵒFα=? | TᵒC=ᵒF-32/1.8Lf-L0= αL0(Tf-T0)α= Lf - L0 L0(Tf-T0) | TᵒC= 176-32 1.8T = 80ᵒCα= 100.2cm-100cm 100(80-10) ᵒCα= 2.82x10-5 ᵒC |

7.- Una varilla de cobre mide 3.0 m de largo a una temperatura de 15 ᵒC. ¿Cuánto se dilatará si ésta es calentadaa 423.15 ᵒK?
Datos | Fórmula | Resultado |
L0= 3 mt0= 15 ᵒCTf= 423.15 ᵒKα= 1.7x10-5 ᵒC | ᵒC= ᵒK-273ΔL= αL0ΔTLf= L0(1+ αΔT) | ᵒC= 423.15ᵒK -273ᵒC= 150.15ΔL= 1.7x10-5 ᵒC(3m)(1501.15-15) ᵒCΔL= 6.892x10-3 m= 6.88mmLf= 3m((1+1.7x10-5 ᵒC)(150.15-15) ᵒC)Lf= 3+(5.1x10-5)(135.15)Lf= 3+6.8926x10-3Lf=3.00689m |

8.- Un edificio con una estructura de acero tiene 50 m de altura. ¿Cuánto más alto será enun día de verano cuando la temperatura es de 30 ᵒC que en un día de invierno a -5 ᵒC?
Datos | Fórmula | Resultado |
L0= 50 mt0= 30 ᵒCT= -5ᵒCα= 1.2x10-5 ᵒC | ΔL= αL0ΔT | ΔL= (1.2x10-5 ᵒC)(50m)(-5-30) ᵒCΔL= -0.021m |
9.- Una loza de concreto tiene 30 m de largo. ¿Cuál será el incremento de su longitud si la temperatura cambia de 12 ᵒC a 30 ᵒC? Suponga que α= 9x10-6 ᵒC-1.
Datos |...