PRACTICO18_Temperatura_dilatación-gases_resp

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Práctico 18: TERMODINÁMICA - Temperatura, dilatación y 
gases 
 
1- El 22 de enero de 1943, la temperatura en Spearfish, Dakota del Sur, se elevó de -4,00 °F a 45,0 °F 
en sólo dos minutos. ¿Cuál fue el cambio de la temperatura en grados Celsius? ¿Y en Kelvin? 
Resol: Δ𝑇 = 27,2°𝐶 
Δ𝑇 = 27,2 𝐾 
 
2- Entre las temperaturas de aire natural más altas y más bajas registradas en la Tierra están 136°F en 
el desierto de Libia y -129°F en la Antártida. ¿A cuánto equivalen estas temperaturas en la escala 
Celsius? 
Resol: Desierto de Libia 𝑇 = 57,8°𝐶 
Antártida 𝑇 = −89,4°𝐶 
 
3- Una pared de ladrillo refractario tiene una temperatura interna de 313°F y una temperatura exterior de 
73,0°F. Exprese la diferencia de temperaturas en kelvin. 
Resol: Δ𝑇 = 133𝐾 
 
4- Los rieles de acero para un tren se tienden en segmentos de 12,0 m de longitud, colocados extremo 
con extremo en un día de invierno en que la temperatura es de -2,00 °C. a) ¿Cuánto espacio debe 
dejarse entre rieles adyacentes para que apenas se toquen en verano, cuando la temperatura suba a 
33,0 °C? b) Si los rieles se tienden en contacto, ¿a qué esfuerzo se someterán un día de verano en el 
que la temperatura sea 33,0 °C? 
Resol: a) Δ𝐿 = 5,0 𝑚𝑚 
b) 𝑠𝑡𝑟𝑒𝑠𝑠 = −8,4 . 107𝑃𝑎 
 
5- Un tanque de acero se llena totalmente con 2,80 m3 de etanol cuando tanto el tanque como el etanol 
están a 32,0 °C. Una vez que el tanque y el contenido se hayan enfriado a 18,0 °C, ¿qué volumen 
adicional de etanol podrá meterse en el tanque? 
Resol: Δ𝑉 = −28,0𝐿 
 
6- Un anillo de acero tiene un diámetro interior de 4,000 cm a 20,0°C. El anillo tiene que encajar en un 
eje de cobre cuyo diámetro es de 4,003 cm a 20,0°C. ¿A qué temperatura deberá ser calentado el 
anillo? Si el anillo y el eje se enfrían uniformemente, ¿a qué temperatura se empezará a deslizar el 
anillo sobre el eje? 
Resol: 𝑇 = 82,5°𝐶 
𝑇𝑓 = −130°𝐶 
 
7- Las botellas de vino nunca se llenan por completo: en el cuello con forma 
cilíndrica (diámetro interior d = 18,5 mm) de la botella de vidrio se deja un 
pequeño volumen de aire considerando el coeficiente de expansión 
térmica bastante grande del vino. La distancia H entre la superficie del 
contenido líquido y la parte inferior del corcho se llama “altura de la 
cámara de aire” (figura 17-21) y por lo general es H = 1.5 cm para una 
botella de 750 mL llena a 20°C. Debido a su contenido alcohólico, el 
coeficiente de expansión volumétrica del vino es aproximadamente el 
doble del coeficiente del agua; en comparación, la expansión térmica del 
vidrio se puede despreciar. Estime H si la botella se mantiene a) a 10°C, 
b) a 30°C. 
 
 
Resol: a)𝐻 = 2,7 𝑐𝑚 
b) 𝐻 = 0,3 𝑐𝑚 
 
8- Un tanque de almacenamiento a PTE contiene 28,5 kg de nitrógeno (N2). a) ¿Cuál es el volumen del 
tanque? b) ¿Cuál es la presión si se agregan 25,0 kg adicionales de nitrógeno sin modificar la 
temperatura? 
Resol: a) 𝑉 = 22,8 𝑚3 
b) 𝑃 = 1,90 . 105𝑃𝑎 = 1,88 𝑎𝑡𝑚 
 
9- Usted compra una bolsa “hermética” de papas fritas empacada a nivel del mar y la lleva consigo en 
un vuelo de avión. Cuando saca las papas del equipaje, nota que la bolsa se “hinchó” notablemente. 
Las cabinas de avión por lo general están presurizadas a 0,75 atm, y suponiendo que la temperatura 
dentro de un avión es aproximadamente la misma que dentro de una planta procesadora de papas 
fritas, ¿en qué porcentaje se “hinchó” la bolsa en comparación con el volumen que tenía cuando se 
empacó? 
Resol: 30% 
 
10- Un tanque de buceo típico, cuando está completamente cargado, contiene 12,0 L de aire a 204 atm. 
Suponga que un tanque “vacío” contiene aire a 34,0 atm y se conecta a un compresor de aire a nivel 
del mar. El compresor toma aire de la atmósfera, lo comprime a alta presión y luego inyecta ese aire 
a alta presión en el tanque de buceo. Si la tasa de flujo (promedio) del aire desde la atmósfera al 
puerto de entrada del compresor de aire es de 290 L/min, ¿cuánto tardará en cargarse 
completamente el tanque de buceo? Suponga que el tanque permanece a la misma temperatura que 
el aire circundante durante el proceso de llenado. 
Resol: 𝑡 = 7,0 𝑚𝑖𝑛