ECA Nº1: actividad nº1

Física II ING. Juan Carlos Ayala Urbano 5ºD” Mecatronica

Ramirez Mora Gabriel Lopez Romo Cesar Castillo Barrientos Luis Hernandez Coronado Aldo Emmanuel Torres Costilla Aldo

09/09/2013

1.-Como es el comportamiento molecular en los diferentes estados de la materia.

Dependiendo el estado en el que este varía su densidad (concentración), por ejemplo en los sólidos, la concentración de las moléculas es mucho mayor que en los sólidos, y por supuesto hay más concentración en estos que en los gases.

2.-Cual es la definición de temperatura.

Es una medida de la energía cinética media de las moléculas que conforman un cuerpo o sustancia

3.-Trata de explicar lo siguiente: dos cuerpos pueden tener la misma temperatura pero diferente energía térmica.

Dice que dos cuerpos pueden tener una misma temperatura, esto es por el ambiente en el que están pero tienen diferente energía térmica porque esta depende de las moléculas que tenga. Si a una jarra se le quita un vaso de agua ya se tienen2 cuerpos con agua a misma temperatura, pero la jarra tiene más energía térmica ya que tiene mas moléculas.

4.-Cual es la definición de energía térmica.

La energía térmica es la suma de la energía cinética y potencial interna de un cuerpo o sustancia.

5.-Aque se refiere el equilibrio térmico.

Esto ocurre cuando se juntan 2 cuerpos en cualquier estado dela materia (agua) la energía térmica se transfiere del más caliente al más frio y si el contacto dura lo suficiente los 2 cuerpos adquieren la misma temperatura, entonces se dice que hay un equilibrio térmico

6.-Una vez tratado los conceptos: temperatura, energía térmica y equilibrio térmico, analizar el ejemplo de la pág. 18 y confirmar si son ciertos los 4 enunciados(a, b, c y d) que se mencionan.

Todas son ciertas

7.-Que nombre recibe el instrumento o dispositivo utilizado para medir la temperatura.

Termómetro.

8.-En que se basa el funcionamiento de un termómetro.

Se basa en una propiedad llamada termométrica, es decir, una propiedad física de los cuerpos que varía de acuerdo con el incremento o decremento de a temperatura.

9.-Quien fue el personaje que invento el primer termómetro y como estaba formado.

Galileo Galilei invento el primer termómetro en 1593 consistía en un bulbo ubicado en el extremos de un tubo de vidrio, cuyo extremo inferior iba introducido en un depósito de agua.

10.-Menciona los tipos de termómetros más conocidos y sus características.

TERMOMETRO DE MERCURIO: consiste en un tubo de vidrio con una cavidad capilar en su interior y lleva en su parte inferior un bulbo que contiene mercurio; el calor dilata el mercurio el cual sube por la cavidad. No soporta muy altas ni muy bajas temperaturas.

PIROMETRO OPTICO: basa su funcionamiento en la luminosidad comparativa. La medición consiste en comprobar la luz que emite la fuente (luz de horno de fundición) con el foco que está dentro del tubo del telescopio.

TERMOMETRO DE RESITENCIAS: mide las temperaturas mediante una resistencia variable de una bobina de alambre de platino.

TERMOMETRO DE GAS: se usa para medir temperaturas muy altas o muy bajas. Para su funcionamiento se emplea una masa fija de gas como componente activo. Su comportamiento a presión constante depende mucho del volumen y la temperatura del gas que contiene.

11-Menciona las escalas utilizadas para medir temperatura y cuales son sus características

Escala Celsius: al nivel del mar, el agua hierve a 100°C y se congela a 0°C estas medidas se conocen como punto de ebullición y de congelación respectivamente.

Escala Fahrenheit: el punto fio superior de esta escala es la temperatura del agua en ebullición a la presión normal (76 cm hg), que es de 212°F. para el punto inferior se toma el punto de fusión del hielo, que es de 32°F.

Escala kelvin: llama cero absoluto a la menor temperatura posible. El cero absoluto es la temperatura de la materia cuando carece por completo de energía cinética. Y corresponde a -273°C, por lo que en la escala kelvin no hay números negativos. El punto de ebullición del agua en esta escala es de 373°K, mientras que el de congelación es 273°K.

12-¿cuales son las ecuaciones utilizadas para convertir escalas termométricas?

Centígrados – Fahrenheit

°F= 1.8 (°C)+32

Fahrenheit- centígrados

°C= °F-32/ 1.8

Centígrados – kelvin

°K=°C+273

Kelvin – centígrados

°C=°K- 273

13- realizar las siguientes conversiones

A) Completar la siguiente tabla

°K °C °F 373 100 812 273 0 32 195 -78 -109 90 -183 -298 0 -273 -468

B) Efectuar las transformaciones

Transformar a °F

59°C

138°F

-45°c -49°F

128°K

-229°F

Transformar a °C

128°F

53.3°C

21°K -252°C

240°K

-33°C

Transformar a °K

1800°C

2073°K

18°F 18°K

212°F 373°K

14- Act. De aprendizaje pag 23

15 °C 59°F-12°C -

55°F392°K

118°F

45°K 7.2°C

-67°F -55°C

391°K

118°C

55°C 328°K-273°C

0°K

0°F 255.2°K

-¿Cuál es la lectura de un termómetro Fahrenheit cuando la lectura en la escala Celsius es igual a la mitad?

-la temperatura de un cuarto frio es de 3°C ¿a cuanto equivale en las siguientes escalas?a) Fahrenheit = 37.4° b) kelvin = 276°

-la temperatura promedio de un horno de fundición en un día de trabajo es de 2030°F. Necesitamos emitir un reporte donde pongamos esa temperatura en grados centígrados, ya que se cambiara el horno por uno echo en Brasil y deberá programarse en grados Celsius. La temperatura mas baja a la que deberá trabajar el nuevo horno es de 1000°c y la más alta de 1500°k.Llena el siguiente reporte.

°C °F °KPromedio de temperatura del horno antiguo.

1100 2030 1373

Temperatura baja del horno nuevo. 1000 1832 1273Temperatura alta del horno nuevo. 1227 2240.6 1500

15.- ¿Qué es la dilatación?

Es la expansión de los materiales debido al incremento de la temperatura.

16.- ¿La dilatación puede ser benéfica o destructiva? Menciona ejemplos en cada caso:

Puede ser benéfica, al aprovechar las características de algunos materiales de funcionamiento automático como refrigeradores, tostador de pan, boiler etc.. En los cuales se usa un termostato, fabricado con 2 metales de diferentes índices de dilatación como el hierro y laton.

Por otra parte puede ser destructivo, al ser considerado por arquitectos o ingenieros al realizar construcciones de todo tipo.

17.-¿ A qué se refiere la dilatación lineal?

Sucede cuando alambres, varillas, barras se calientan y aumentan su longitud como en las vías del tren, que dejan un espacio para la expansión.

18.-¿ Que es el coeficiente de dilatación lineal y como se representa?

Es el incremento de longitud que experimenta una varilla de un metro de largo, de un material determinado, cuando su temperatura se eleva un grado centígrado y se representa con alfa (a)

19.-¿Cuál es el procedimiento para calcular el coeficiente?

Se mide la temperatura inicial (T0) del metal, así como su longitud inicial (L0), se calienta a una temperatura determinada. Se mide la temperatura final (Tf), se toma la nueva medida de longitud del metal (Lf. Los datos obtenidos sustituyen en la siguiente formula y así se conoce el coeficiente de dilatación lineal (a) de cualquier material:

A= Lf – L0/ L0 (Tf – T0)

Despejando tenemos: LF= L0 (1 + a (Tf – T0)

DONDE:

A= Coeficiente de dilatación lineal (1/ºc o ºc-1 )

Lf= Longitud final (m)

L0= Longitud inicial (m)

Tf= Temperatura final (ºc)

T0= Temperatura inicial (ºc)

20. Analiza el ejemplo 1.2 pag. 25

Un cable de acero que sostiene un puente tiene 800m de largo cuando la temperatura es de 8 °C. ¿Cuánto se habrá dialatado si la temperatura cambia a 39 °C?

21. ¿A que se refiere la dilatación superficial, como se representa y cual es su ecuación?

R. Este tipo de dilatación se refiere a la expansión a lo largo y ancho de alguna materia u objeto (líquidos, gases y solidos)

El coeficiente de dilatación de área Y

Y= 2 ((Lf-L0)/((L0)(Tf-T0))) Y= 2α

22. Analiza el ejemplo 1.3 de la pag. 26

Una palanca tiene longitud inicial de 3 m x 3 m y una temperatura de 24 °C ¿Cuál será su dilatación de área si cuando su temperatura se incrementa hasta 86 °C, la palanca se dilata 0.004 m?

23. ¿A que se refiere la dilatación cubica o volumétrica, como se representa y cual es su ecuación?

R. Incremento de longitud en alto, ancho y largo de un cuerpo solido debido al incremento de latempreatura.

 β = 3 ((Lf-L0)/((L0)(Tf-T0)))  β = 3 α

24. Analiza el ejemplo 1.4 pag. 27.

¿Cuál será el volumen final de una sustancia cuyo coeficiente de dilatación cubica es de 1.89 x 10-4/ °C, si originalmente tiene una temperatura de 12 °C y un volumen de 130 cm3, cuando su temperatura se incremente hasta 50 °C?

25. ¿A que se refiere con la dilatación anómala del agua?

R. El agua al aumentar su temperatura disminuye su volumen, en lugar de aumentar esta contracción continua hasta alcanzar los 4°C.

26. Resolver las actividades de aprendizaje pag. 28 y 29

1. ¿por qué se puede abrir con mayor facilidad un frasco de tapa metálica cuando se coloca en una superficie caliente o directamente al fuego?

R. porque el calor expande le metal, permitiendo mayor libertad al mover la tapa.

2. en una fundidora se fabrican varillas corrugadas de acero que se utilizan en la construcción. Para hacerlo, el acero se introduce en un horno de alta temperatura, posteriormente pasa ala moldeadora que le da forma corrugada. Si una varilla tiene una longitud de 12.05 m cuando esta a una temperatura de 520 °C ¿Cuál será su longitud cuando se enfría y alcanza una temperatura ambiente de 28°C ?

Datos Formula SustituciónL0 = 12.05 m Lf = L0(1+ α(Tf- Lf= 12.05 m(1+11.05x10-6/°C(28°C-

T0 = 520 °CTf = 28°Cα = 11.5x10-6/°CLf= ?

T0)) 520°C))Lf= 12.05 ( 0.9943)Lf= 11.98 m

3. Responde la misma pregunta del problema anterior si la varilla fuera de:

Aluminio:

Datos Formula SustituciónL0 = 12.05 mT0 = 520 °CTf = 28°Cα Al= 22.4x10-6/°CLf= ?

Lf = L0(1+ α(Tf-T0))

Lf= 12.05 m(1+22.4x10-6/°C (28°C-520°C))Lf= 12.05 ( 0.988)Lf= 11.917 m

Niquel:

Datos Formula SustituciónL0 = 12.05 mT0 = 520 °CTf = 28°Cα N= 12.5x10-6/°CLf= ?

Lf = L0(1+ α(Tf-T0))

Lf= 12.05 m(1+12.5x10-6/°C (28°C-520°C))Lf= 12.05 ( 0.99385)Lf= 11.975 m

4. Una barra de Fierro tiene 55 cm de largo a 26°C ¿A que temperatura tendrá 1 mm mas de longitud?

Datos Formula SustituciónL0 = 55 cmT0 = 26°CTf = ?α = 11.8x10-6/°CLf= 55.10 cm

Tf= ((Lf-L0)/( α L0))+T0

Tf= ((55.1-55)/( 11.8x10-6 x 55))+26Tf= ((0.1)/(6.49x10-4))+26Tf= 180°C

5.Una barra de metal mide 2.889 cm a una temperatura de 18°C y 2.932 cm a 97°C ¿Cual es su coeficiente de dilatación del metal?

Datos Formula SustituciónL0 = 2.889 cm α = ((Lf-L0)/((L0) α = ((2.932-2.889)/((2.889)(97-18)))

T0 = 18°CTf = 97°Cα = ?Lf= 2.932

(Tf-T0))) α = ((0.043)/(228.231))α = 188.40x10-6

6. Una esfera de latón de 3 pies cúbicos a 22°C se expuso al calor hasta alcanzar una temperatura de 66°C ¿Cual será su Nuevo volumen si el coeficiente de dilatación lineal es de 18x10-6?

Datos Formula SustituciónV0= 3 pie3T0= 22°CTf= 66°Cα = 18x10-6Vf= ?

Vf= V0((1+β(Tf-T0))

Vf= 3((1+5.4x10-4(66-22))Vf= 3 (1.002376)Vf= 3.007128 pie3