Procesos

PROBLEMAS PROPUESTOS CON RESPUESTAS
A.- Dilatación de Sólidos y Líquidos
1. Una barra de cobre mide 8 m a 15 ºC. Hallar la variación que experimenta su longitud al calentarla hasta 35 ºC. El coeficiente de dilatación térmica del cobre vale 17 x 10-6 ºC-1
Sol. 2. Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a 30 ºC. Calcular la temperatura que deberá existir para que encaje perfectamente en unagujero de 9,997 cm de diámetro. El coeficiente de dilatación lineal del acero vale 11 x 10-6 ºC-1
Sol. 3. Un bulbo de vidrio está lleno con 50 cm3 de mercurio a 18 ºC. Calcular el volumen (medido a 38 ºC) que sale del bulbo si se eleva su temperatura hasta 38 ºC. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio es 9 x 10-6 ºC-1, y el correspondiente coeficiente cúbico del mercurio vale 18 x 10-5ºC-1
4. La densidad del mercurio a 0 ºC es 13,6 g/cm3, y el coeficiente de dilatación cúbica, 1,82 x 10-4 ºC-1. Hállese la densidad del mercurio a 50 ºC
5. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio vale 9 x 10-4 ºC. ¿Qué capacidad tendrá un frasco de vidrio a 25 ºC, si su valor a 15 ºC es de 50 cm3?
6. Una vasija de vidrio esta llena de justamente con 1 l de terpentina a 50 ºF. Hallar elvolumen de líquido que se derrama si se calienta hasta 86 ºF. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio vale 9 x 10-6 ºC y el de dilatación cúbica de terpentina es 97 x 10-5 ºC-1
7. ¿A qué temperatura las lecturas de dos termómetros, uno de ellos graduados en escala centígrada y el otro en Fahrenheit, indican la misma lectura?
8. Una acera de concreto se vacía un día en que la temperatura es 20ºC de modo tal que los extremos no tienen posibilidad de moverse. A) ¿Cuál es el esfuerzo en el cemento en un día caluroso a 50 ºC?, B) ¿Se fractura el concreto?. Considere el módulo de Young para el concreto igual a 7 x 109 N/m2 y la resistencia a la tensión como 2 x 109 N/m2. Coeficiente de expansión lineal del concreto 12 x 10-6 ºC-1
9. A 20 ºC, un anillo de aluminio tiene un diámetro interiorde 5 cm, y una barra de latón tiene un diámetro de 5,050 cm. A) ¿Hasta que temperatura debe calentarse el anillo de modo que se deslice apenas sobre la barra?, B) ¿A qué temperatura deben calentarse ambos de manera que el anillo apenas se deslice sobre la barra?, C) ¿El último proceso funcionará?. Coeficiente de expansión lineal del aluminio 24 x 10-6 ºC-1; Coeficiente de expansión lineal dellatón 19 x 10-6 ºC-1
10. El elemento activo de cierto láser esta 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 65 ºC, encuentre el aumento en a) longitud, b) su diámetro, c) su volumen. Coeficiente de dilatación lineal del vidrio 9 x 10-4 ºC-1
11. El puente de New River George en Virginia Occidental es un arco de acero de 518 m delargo. ¿Cuánto cambia esta longitud entre temperaturas extremas de – 20 ºC a 50 ºC?
12. Un alambre telefónico de cobre está amarrado, un poco pandeado, entre dos postes que están a 35 m de distancia. Durante un día de verano con Tc= 35 ºC, ¿qué longitud es más largo el alambre que en un día de invierno con Tc = -20 ºC?
13. Una viga estructural mide 15 m de largo cuando se monta a 20 ºC. ¿Cuántocambia esta longitud en las temperaturas extremas de –30 ºC a 50 ºC?
14. El coeficiente promedio de expansión volumétrico del tetracloruro de carbono es 5.81 x 10-4 ºC-1. Si un recipiente de acero de 50 galones se llena completamente con tetracloruro de carbono cuando la temperatura es de 10 ºC, ¿cuánto se derramará cuando la temperatura ascienda a 30 ºC?
15. Una barra de acero de 4 cm de diámetrose calienta de modo que su temperatura aumenta en 70 ºC, y después se fija entre dos soportes rígidos. Se deja que la barra se enfríe hasta su temperatura original. Suponiendo que el módulo de Young para el acero es 20,6 x 1010 N/m2 y que su coeficiente promedio de expansión lineal es 11 x 10-6 ºC-1, calcule la tensión en la barra.
16. Las secciones de concreto de cierta autopista para tener...