TRABAJO PRÁCTICO N° 1

TRABAJO PRÁCTICO N° 1
Temperatura y Dilatación
I - Preguntas de repaso:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
¿Qué es la temperatura?
¿Qué cambios se producen en las sustancias al variar la temperatura?
¿Qué es un termómetro? y ¿en que se basa su funcionamiento?
¿Qué características debe tener un líquido para ser termométrico?
¿Cuales son las características de un termómetro clínico y uno de máxima y mínima?
¿Cómo se realizaron las distintas escalas?
¿Qué relación hay entre las distintas escalas termométricas?
¿Cuáles son las causas por las que un sólido se dilata? ¿qué tipo de dilatación hay?
¿Por qué se curva una tira bimetálica cuando se calienta (o se enfría)?
¿Qué se expande más cuando aumenta la temperatura: los sólidos, los líquidos o los
gases?
11) ¿Qué hay que tener en cuenta en la dilatación de los líquidos?
12) ¿Qué es la anomalía del agua?
13) Se tiene agua a 1°C y se comienza a calentar. Indica si se dilata o contrae cuando
alcanza las temperaturas siguientes: 2 ºC; 4 ºC; 6 ºC.
II - Cuestiones:
1) ¿Coincidirá la escala de un termómetro de mercurio con la de uno de alcohol?
2) Si viajaras al Polo Sur, ¿llevarías un termómetro de alcohol o uno de mercurio? Explica
por qué.
3) Si el mercurio y el vidrio tuvieran el mismo coeficiente de dilatación, ¿podría construirse
un termómetro cuyo líquido termométrico sea mercurio?
4) Si haces la demarcación de un predio, en un día de mucho calor, con una cinta métrica
metálica tomando como base las medidas indicadas en un plano ¿encerrarás más o
menos terreno del que indica el plano?
5) Una esfera metálica alcanza a pasar apenas por un anillo metálico. Cuando la esfera se
calienta, su dilatación térmica no le permite pasar por el anillo. ¿Qué sucedería si se
calienta el anillo en vez de la esfera? Indica si el tamaño del orificio del anillo aumenta,
disminuye o permanece igual.
6) Después de que un mecánico desliza un anillo de hierro caliente y bien ajustado sobre un
cilindro de latón frío, el anillo se “cierra” y ya no se puede extraer ni siquiera por
calentamiento posterior. Este procedimiento se conoce como “ajuste por contracción”.
¿por qué ocurre esto? ¿Puedes llegar a alguna conclusión respecto a la dilatación térmica
del hierro y del latón?
7) ¿Funcionaría una tira bimetálica si los dos metales tuviesen casualmente la misma
dilatación térmica? ¿Es importante que los metales se expandan con diferente rapidez?
Explica tu respuesta.
8) ¿Por qué es importante proteger las cañerías de agua para que no se congelen?
9) ¿Por qué los lagos y estanques se congelan de arriba hacia abajo y no de abajo hacia
arriba?
10) Se sabe que el vidrio es un mal conductor del calor. Explicar:
a- ¿por qué una copa de vidrio probablemente se quebrará, si se la llena
parcialmente con agua hirviendo?
b- ¿por qué llenándola totalmente tiene menos probabilidades de quebrarse?
c- ¿por qué no se quiebra si la copa está hecha de vidrio Pirex?
III - Problemas:
1) El punto de ebullición del O es de –182,86 ºC. Expresar esta temperatura en grados Kelvin
y grados Fahrenheit.
2) El éter tiene un punto de ebullición de 95 ºF y el alcohol metílico de 65 ºC. Indicar cual de
los dos tiene una mayor temperatura de ebullición.
3) La máxima y mínima temperatura registradas en EE.UU. son de 134 ºF (California, 1913) y
de –80 ºF (Alaska, 1971). Expresar en grados Celsius.
4) ¿Cuál es la temperatura normal del cuerpo humano en ºF?
5) La longitud de una columna de mercurio de un termómetro es de 4 cm cuando el
termómetro se sumerge en agua con hielo y 24 cm cuando el termómetro se coloca en
agua hirviendo:
a- ¿Cuál será su longitud en una habitación a 22 ºC?
b- La columna de mercurio mide 24,5 cm cuando el termómetro se introduce en
una solución química hirviendo. ¿Cuál es la temperatura de la solución?
6) Pepe construyó una escala termométrica, atribuyéndole el valor –10 ºP (grados Pepe) al
punto de fusión del hielo y 30 ºP al punto de ebullición del agua. Con un termómetro
graduado con dicha escala midió la temperatura de una habitación que se encontraba a 50
ºF ¿cuál es el valor que registró el termómetro de Pepe?
7) Cuando una barra de metal es calentada de 20 ºC a 120 ºC, su longitud pasa de 1,5 m a
1,503 m. Calcula el coeficiente de dilatación lineal.
8) Una barra metálica de 1 m de longitud se dilata 0,5 cm cuando se calienta. ¿Cuánto se
dilataría si su longitud fuese de 100 m?
9) Si el tramo principal de 1,5 Km. de un puente colgante de acero no tuviese juntas de
dilatación, ¿cuánto aumentaría su longitud para un incremento de temperatura de 20 ºC?
10) Con un comparador se ha medido la dilatación de una barra de hierro de 1 m de longitud y
10 cm2 de sección, a 0 ºC, obteniéndose a 50 ºC una dilatación de 0,055 cm. Hallar:
a- el coeficiente de dilatación lineal del Fe
b- la sección a dicha temperatura
c- el volumen a 100 ºC
11) Calcula la dilatación que se observa en una placa delgada de hierro de forma cuadrada de
2 m de lado cuando la temperatura se incrementa de 10 ºC a 50 ºC.
12) Una chapa metálica de aluminio tiene una superficie de 200 cm 2 a 30 ºC ¿a qué
temperatura la superficie será 17 mm 2 mayor?
13) Calcula la dilatación volumétrica de un cubo de aluminio de 40 cm de arista, si la
temperatura pasa de 0 ºC a 30 ºC
14) Una barra de acero tiene un diámetro exterior de 3 cm a la temperatura ambiente (20 ºC).
Un tubo de latón tiene un diámetro interno de 2,997 cm a la misma temperatura. ¿A qué
temperatura deben calentarse los extremos de los tubos si se quiere insertar el tubo de
acero dentro del de latón? (λlatón = 2 x 10-5 ºC-1 )
15) 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 cm 3?
16) 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)
17) La densidad del Hg a 0 ºC es de 13,6 gr/cm 3; calcular la densidad del mismo a 100 ºC si el
coeficiente de dilatación es  Hg = 1,8 x 10-4 ºC-1
18) Se llena de Hg un recipiente de vidrio de un litro de capacidad a 0 ºC. Determinar la
cantidad de Hg que saldrá de dicho recipiente si la temperatura aumenta hasta 100 ºC.
Formulario
ºF = 9 ºF . ºC + 32 ºF
273,15
5 ºC
ºC = 5 ºC (ºF – 32 ºF)
ºK = ºC +
9ºF
Δl = l0 . λ. ΔT
l = l0 .(1 + λ. ΔT)
ΔA = A0 . β. ΔT
ΔV = V0 . γ. ΔT
V = V0 .(1 + γ. ΔT)
γ=3.λ
Respuestas:
ºC = ºK – 273,15
A = A0 .(1 + β. ΔT)
β=2.λ
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
9)
10)
11)
12)
13)
14)
15)
16)
17)
–297,148 ºF, 90,14 ºK
el alcohol metílico
56.66 ºC; -62,22 ºC
98,24 ºF
a- 8,4 cm b- 102,5 ºC
–6 ºP
2 x 10-5 ºC-1
0,5 m
36 cm
a- 1,1 x 10-5 ºC-1 b- 10,011 cm2 c- 1,0033 x 10-3 m3
3,52 x 10-3 m2
47,7 ºC
138,24 cm3
145,36 ºC
51,35 cm3
l = 1,755 cm; d = 0,08775 cm; V = 9,304 cm3 13,359 gr/cm3
15,6 cm3