16. Temperatura y expansión

16-1. Temperatura corporal es normal en 98.60F. ¿Cuál es la temperatura correspondiente en los grados Celsius escala?




16-2. El punto de ebullición de azufre es 444.5 0 C. ¿Cuál es la temperatura correspondiente en el Fahrenheit escala?





16-3. Un riel de acero se enfría de 70 a 30 0 C en 1 h. ¿Qué es el cambio de la temperatura en grados Fahrenheit grados para el mismo período de tiempo?





* 16-4. ¿A qué temperatura serán los grados Celsius y Fahrenheit escalas tienen la misma lectura numérica?






16-5. Un trozo de carbón inicialmente en 180 0 F experimenta una disminución en la temperatura de 120 F 0. Expresar este cambio de temperatura en Celsius grados. ¿Cuál es la temperatura final en los grados Celsius escala?

La temperatura final es180 0 F – 120 F 0 = 60 0 F que se deben convertir a 0 C :

16-6. Acetona hierve a 56,5 0 C y nitrógeno líquido hierve a-196 0 C. Express estas temperaturas específicas en la escala Kelvin. ¿Cuál es la diferencia en estas temperaturas en los grados Celsius escala?

Acetona:T = t c + 273 0 m = 56,5 0 + 273 0; T = 329.5 k

Nitrógeno:T = t c + 273 0 m =-196 0 + 273 0; T = 77.0 k

D t =56,5 0 C – (-196 0 C) = C 252.5 0;Dt = C 252.5 0

Nota: La diferencia en grados Kelvin es la misma que en Celsius grados.





16-7. El punto de ebullición de oxígeno es –297.35 0 f. Express esta temperatura en grados Kelvin y en grados Celsius.





¿16-8. Si el oxígeno se enfría de 120 0 a 70 0 F, lo que es el cambio de la temperatura en grados Kelvin?





16-9. Un muro de firebrick tiene un interior temperatura de 313 0 F y una temperatura exterior de 73 0 f. Express la diferencia de temperatura en grados Kelvin.



16-10. Oro se funde a 1336K. ¿Qué es la correspondiente temperatura en grados Celsius y en grados Fahrenheit.




16-11. Una muestra del gas enfría de –120 a-180 0 C. Express el cambio de la temperatura en grados Kelvin y en grados Fahrenheit grados. [Desde 1 K = 1 C 0, el cambio en grados Kelvin es la misma que en C 0.]



Temperatura y expansión

16-12. Una losa de hormigón es de 20 m de largo. ¿Cuál será el aumento de longitud si los cambios de temperatura de 12 0 C a 30 0 C. por supuesto que una = 9 x 10 -6 /C 0.





16-13. Un pedazo de tubos de cobre es de 6 m de largo en 20 0 C. ¿Cuánto aumentará de longitud cuando se calienta a 80 0 C?




16-14. Una barra de plata es de 1 pie largo al 70 0 f el. ¿Cuánto aumentará de longitud cuando se coloca en hervir el agua (212 0 F)?



16-15. El diámetro de un agujero en un acero de placa 9 cm cuando la temperatura es de 20 0 C. ¿Cuál será el diámetro del taladro en 200 0 C?




* 16-16. Una varilla de metal es de 2,00 m largo en 15 0 C. ¿A qué temperatura debe ser calentada la varilla para que su nueva longitud es 2.01 m?



16-17. Una placa de Plaza cobre 4 cm de lado en 20 0 C se calienta a 120 0 C. ¿Qué es el aumento de la superficie de la placa de cobre?

* 16-18. Un agujero circular en una placa de acero tiene un diámetro de 20,0 cm en 27 0 C. ¿A qué temperatura debe ser calentado el plato para que el área del agujero sea 314 cm 2?



16-19. ¿Qué es el aumento de volumen de 16,0 litros de alcohol etílico, cuando la temperatura se incrementa por 30 C 0?




16-20. Vaso de precipitados A Pyrex tiene un interior volumen de 600 mL a 20 0 C. ¿A qué temperatura será el interior volumen ser mL 603?




¿16-21. Si 200 cm 3 de benceno exactamente llena una taza de aluminio en 40 0 C, y el sistema se enfría a 18 0 C, cuánto benceno (a 18 0 C) puede agregarse a la Copa sin desborde?




16-22. Vaso de vidrio Pyrex A se llena a la parte superior con 200 cm 3 de mercurio en 20 0 C. ¿Cuánto mercurio se desbordamiento si la temperatura del sistema se incrementa a 68 0 C?





Problemas de desafío

* 16-23. El diámetro del taladro en una placa de cobre en 20 0 C es mm 3.00. A qué temperatura debe el cobre se enfrió si su diámetro va a ser 2,99 mm. [ d L = (2,99 – 3,00) =-0.01 mm]





16-24. Una hoja rectangular de aluminio mide 6 por 9 cm en 28 0 C. ¿Cuál es su área de 0 0 C?




* 16-25. Una cinta de acero mide la longitud de una varilla de aluminio como 60 cm cuando ambos están en 8 0 C. ¿Qué la cinta leerá para la longitud de la varilla de si ambos están en 38 0?

La varilla de aluminio se expandirá más que la cinta de acero. Por lo tanto, la cinta le dará una lectura más pequeña basada en la diferencia en el cambio de longitud.



16-26. En 20 0 C, un cubo de cobre mide 40 cm de lado. ¿Cuál es el volumen del cubo cuando la temperatura alcanza los 150 0 C?



16-27. Vaso de precipitados A Pyrex ( un = 0,3 x 10 -5 /C 0) está lleno hasta la parte superior de 200 mL de glicerina ( b = 5.1 x 10 -4 /C 0). ¿Cuánta glicerina desbordamiento de la parte superior si el sistema se calienta de 20 0 C 100 0 C?





16-28. Una estufa está en 450 0 f el. Si la temperatura desciende por 50 Kelvin, ¿cuál es la temperatura en grados Celsius de Nueva?



*16-29. Una cinta de acero de 100-ft correctamente mide la distancia cuando la temperatura es de 20 0 C. ¿Cuál es la verdadera medida si esta cinta indica la distancia de pies 94.62 en un día cuando la temperatura es de 36 0 C?





*16-30. El diámetro de una varilla de acero es de 3.000 mm cuando la temperatura es de 20 0 C. También en 20 0 C, el diámetro de un anillo de latón es 2.995 mm. ¿A qué temperatura común será the brass ring deslice por encima la varilla de acero sin problemas?



*16-31. Un cubo ciertos metales aumenta su volumen en un 0,50% cuando su temperatura aumenta por 100 C 0. ¿Qué es el coeficiente de expansión lineal de este metal?



¿16-32. Por qué porcentaje hace una latón cubo aumentar su volumen cuando se calientan de 20 0 C a 100 0 C?



16-33. A ronda enchufe de cobre amarillo tiene un diámetro de 8.001 cm en 28 0 C. ¿A qué temperatura debe ser enfriado el enchufe para caber cómodamente en un agujero de 8.000 cm?




* 6-34. 500 Centímetros cúbicos de alcohol etílico rellene completamente un vaso de precipitados de Pyrex. ¿Si la temperatura del sistema aumenta por 70 C 0, desbordamientos de qué volumen de alcohol?




Preguntas críticas de pensamiento

16-35. El aparato de laboratorio para medir el coeficiente de expansión lineal se ilustra en la figura 16-17. La temperatura de una varilla metálica se incrementa, pasando de vapor a través de n chaqueta cerrado. El aumento resultante de longitud se mide con el tornillo de micrómetro en un extremo. Ya se conocen la longitud original y la temperatura, se puede calcular el coeficiente de expansión de ecualización. (16-8). Los siguientes datos fueron grabados durante un experimento con una varilla de metal desconocido:

L o =600 mm t o = 23 0 C

D L =1.04 mm t f = 98 0 C

¿Qué es el coeficiente de expansión lineal para este metal? ¿Puedes identificar el metal?




* 6-36. Se asume que los puntos finales de una varilla son fijos rígidamente entre dos paredes para prevenir la expansión con aumento de la temperatura. De las definiciones de módulo de Young (capítulo 13) y su conocimiento de la expansión lineal, muestran que la fuerza compresiva f ejercida por las paredes se dará por

F =un AYD t

F


donde A = sección transversal de la varilla, Y = módulo de Young, yDt = aumento de temperatura de varilla. Desde Cap. 15, jóvenes de módulo y es:



Eliminación ( d L/L), tenemos: F = YAun D t

* 16-37. Demostrar que la densidad de un material cambia con la temperatura hasta que la densidad de nueva r viene dado por



dondero= densidad original,b= coeficiente de expansión de volumen, yDt = cambio en la temperatura

V f = V o +b V od t = V o (1 +aDt) desde el que

Ahora,r = m/V o V = m /r Para:









16-38. La densidad de mercurio en 0 0 C es 13.6 g/cm 3. ¿Utilizar a la relación en el ejemplo anterior para encontrar la densidad de mercurio en 60 0 C?




16-39. Un anillo de acero tiene un interior diámetro de 4.000 cm en 20 0 C. ¿El anillo es ser se deslizó sobre un eje de cobre que tiene un diámetro de 4.003 cm en 20 0 C. de (a) A qué temperatura deberá el anillo calentarse? ¿(b) si el anillo y el eje se enfrió uniformemente, a qué temperatura se el anillo sólo deslizarse fuera del eje? [ d l s = 4.003 cm – 4.00 cm = 0,003 cm]

(a) D l s = una L o dt;

El anillo de acero deberá calentarse a: 20 0 C + 62,5 0 o 82,5 0 C



* 15-39. (Cont.) (b) encontrar la temperatura en los resguardos de anillo fuera fácilmente.

Comienzan en20 0 C donde l s = cm de 4.000 y l c = 4.003 cm siguiente

ambos enfriar hasta los diámetros sean la misma. Que se produce cuando

reduce el tamaño de la varilla de cobre más que el anillo de acero tal que:L cobre - DD L acero= 0,003 cm





Por lo tanto, debe disminuir la temperatura del acero y de cobreC 150 0 .

t f = t 0:C 150 0 = 20 0 C – C 150 0 ; t f =-130 0 C