Expansion térmica

5/10/2018 Expansion t rmica - slidepdf.com

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INSTITUTO REGIONAL FEDERICO ERRÁZURIZDEPARTAMENTO DE CIENCIASPLAN ELECTIVOFÍSICA

GUÍA DE TERMODINÁMICA“EXPANSIÓN TÉRMICA DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS”

ECUACIONES DE EXPANSIÓN TÉRMICADilatación térmica lineal ∆ · · ∆ Dilatación térmica superficial ∆ 2 · · · ∆ Dilatación térmica volumétrica ∆ · · ∆

3 ·

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN DE ALGUNOS MATERIALES CERCA DE LATEMPERATURA AMBIENTE

MATERIAL 1 ⁄ MATERIAL 1 ⁄ Aluminio 24 10 Alcohol etílico 1,12 10

Latón y Bronce 19 10 Benceno 1,24 10 Cobre 17 10 Acetona 1,5 10 Vidrio (ordinario) 9 10 Glicerina 4,85 10 Vidrio (Pyrex) 3,2 10 Mercurio 1,82 10 Plomo 29 10 Trementina 9 10 Acero 11 10 Gasolina 9,6 10 Invar (aleación Ni-Fe) 0,9 10 Aire a 0 3,67 10 Concreto 12 10 Helio a 0 3,665 10

1.

Un riel de acero de una vía férrea tiene una longitud de 30 cuando la temperatura es de0. En un día caluroso cuando la temperatura es de 40, ¿cuál es la longitud?

2. Un tubo de aluminio mide 3 de largo a 20. ¿Cuál es su longitud a 100 y 0?

3. Un alambre telefónico de cobre está amarrado, un poco pandeado, entre dos postes que estána 35 de distancia. Durante un día de verano con 35, ¿qué longitud es más largo elalambre que en un día de invierno con 20?

4. Una viga de acero estructural mide 15 de largo cuando se monta a 20. ¿Cuánto cambiaesta longitud en las temperaturas extremas de 30 a 50?

5. Un puente de New River Gorge en Virginia Occidental es un arco de acero de 518 delargo. ¿Cuánto cambia esa longitud entre temperatura extremas de 20 y 35?

6. El coeficiente promedio de expansión volumétrica del tetracloruro de carbono es 5,81 101 ⁄ . Si un recipiente de acero de 50 se llena completamente con tetracloruro de




carbono cuando la temperatura es de 10, ¿cuánto se derramará cuando la temperaturaasciende a 30?

7. Un anillo de latón de 10 de diámetro a 20 se calienta y se hace deslizar una barra de

aluminio de 10,01 a 20. Suponiendo que los coeficientes promedio de expansión linealson constantes, ¿a qué temperatura debe enfriarse esta combinación para separarla? ¿Estopuede lograrse? ¿Qué ocurre si la barra de aluminio tuviera 10,02 de diámetro?

8. Las secciones de concreto de cierta autopista se diseñan para tener una longitud de 25. Lassecciones se vacían y fraguan a 10. ¿Qué esparcimiento mínimo debe dejar el ingenieroentre las secciones para eliminar el pandeo si el concreto va a alcanzar una temperatura de50?

9. Un hoyo cuadrado de 8 de cada lado se corta en una lámina de cobre. Calcule el cambioen el área de este hoyo si la temperatura de la lámina aumenta en 50.

10. Los armazones para anteojos se fabrican con plástico epóxico. A temperatura ambiente(suponga 20, los armazones tienen hoyos para lentes circulares de 2,2 de radio. ¿Aqué temperatura deben calentarse los armazones para insertar lentes de 2,21 de radio? Elcoeficiente promedio de expansión lineal del material epóxico es 1,3 101 ⁄ .

11. Un cilindro hueco de aluminio de 20 de fondo tiene una capacidad interna de 2 a 20.Está lleno completamente con trementina, y luego se calienta hasta 80. ¿Qué cantidad detrementina se derrama? Si ésta se enfría hasta 20, ¿a qué distancia debajo de la superficiedel borde del cilindro estará la superficie de la trementina?

12. Una barra de cobre y una barra de acero se calientan. A 0 la barra de cobre tiene unalongitud de , y la de acero una longitud de . Cuando las barras se calientan o se enfrían,se mantiene una diferencia de 5 entre sus longitudes. Determine los valores de y .

13. Una barra de cobre y una barra de acero se calientan. A la barra de cobre tiene unalongitud de y la de acero una longitud de . Cuando las barras se calientan o se enfríanse mantiene una diferencia de ∆ entre sus longitudes. Determine los valores de y .

14. El tanque de combustible de un automóvil se llena hasta el tope con 45 de gasolina a 10.Inmediatamente después, el vehículo se estaciona en un sitio donde el sol cae de lleno y la

temperatura es de 35. ¿Cuánto se derrama de gasolina del tanque como consecuencia de laexpansión? (Ignore la expansión del tanque)

15. Un matraz volumétrico de vidrio hecho de Pirex se calibra a 20. Se llena hasta la marca de100 con acetona a 35. ¿Cuál es el volumen de la acetona cuando ésta se enfría a 20?¿Qué tan significativo es el cambio de volumen del matraz?




16. El elemento activo de cierto láser está hecho de una barra de vidrio de 30 de largo por15 de diámetro. Si la temperatura de la barra aumenta en 65, encuentre el aumento ensu longitud, su diámetro y su volumen. Considere 9,0 101 ⁄

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