P1_SOL_F2_2015

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1. Imagine que acaba de comenzar a trabajar como ingeniero en Motores, S.A. y le encargaron diseñar pistones de latón que se deslizarán dentro de cilindros de acero. Los motores en los que se usarán los pistones operarán a temperaturas entre 20 °C y 150 °C. Suponga que los coeficientes de expansión son constantes dentro de ese intervalo de temperaturas. 
a) Si el pistón apenas cabe dentro del cilindro a 20 °C, ¿los motores podrán operar a temperaturas más altas? Explique su respuesta (1.5 punto).
b) Si los pistones cilíndricos tienen un diámetro de 25 cm a 20 °C, ¿qué diámetro mínimo deberán tener los cilindros a esa temperatura, para que los pistones operen a 150 °C? (2.5 puntos).
 
a) NO, el latón se expande más que el acero.
b) D0 es el diámetro del cilindro de acero a 20°C 
a 150°C Dcil = Dpistón 
2. ¿Cuánto calor (en J, cal y Btu) se requiere para convertir 12 g de hielo a -10 °C en agua líquida a 100 °C? (4 puntos) 
(
)
(
)
11
55
2.0101.210
latónpistónacerocilindro
CC
aa
--
--
--
=´°=´°
0
0
5
0
5
0
25
25(1)
(1)
251210(130)
11.210(130)
25.026
piston
piston
cil
DcilcmD
T
D
T
x
D
x
Dcm
a
a
-
-
+D=+D
+D
=
+D
+
=
+
=
éù
ëû
éù
ëû
33
,,
2100/ 4190/
334*10/ 2256*10/
 Hielo -10°
C a hielo °C
 12
hieloagua
faguavagua
CJkgKcJkgK
LJkgLJkg
==
==
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
)
3
3
3
*102100010252
 Hielo a °C a ag
ua líquida 0°C
 12*10334*1034008
 Agua a 0°C a a
gua a 100°C
 12*10419010
J
J
-
-
-
--=
=
(
)
005028
 928822198.80
total
J
QJcalBtu
-=
===