Este documento presenta una serie de 23 problemas sobre termodinámica y dilatación térmica de sólidos que involucran conceptos como longitud, área, volumen, diámetro y temperatura. Los problemas deben resolverse utilizando las relaciones de dilatación térmica lineal, superficial y volumétrica para determinar cambios en las dimensiones de diferentes materiales cuando varía la temperatura.

1. TALLER TERMODINAMICA
Responda las preguntas utilizando las siguientes relaciones físicas:
Las relaciones siguientes se aplican a la dilatación
térmica de sólidos:
1. Una losa de concreto tiene 20 m de largo. ¿Cuál será el incremento en su longitud si la temperatura
cambia de 12 a 30°C? Suponga que a = 9 X 10_6/°C.
2. Un trozo de tubo de cobre tiene 6 m de longitud a 20°C. ¿Qué incremento de longitud tendrá cuando se
caliente a 80°C?
3. Una barra de plata tiene 1 ft de longitud a 70°F. ¿Cuánto se incrementará su longitud cuando se
introduzca en agua hirviendo (212°F)?
4. El diámetro de un orificio en una placa de acero es de 9 cm cuando la temperatura es de 20°C. ¿Cuál
será el diámetro del orificio a 200°C?
5. Una varilla de bronce tiene 2.00 m de longitud a 15°C. ¿A qué temperatura se tendrá que calentar la
varilla para que su nueva longitud sea de 2.01 m?
6. Una placa cuadrada de cobre que mide 4 cm por lado a 20°C se calienta hasta 120°C. ¿Cuál es el
incremento del área de la placa de cobre?
7. ¿Cuál es el incremento de volumen en 16.0 litros de alcohol etílico cuando la temperatura se
incrementa en 30°C?
8. Un matraz Pyrex tiene un volumen interior de 600 ml a 20°C. ¿A qué temperatura el volumen interior
será de 603 ml?

2. 9. Si 200 cm3 de benceno llenan exactamente una taza de aluminio a 40°C y el sistema se enfría a 18°C,
¿cuánto benceno (a 18°C) puede agregarse a la taza sin que se derrame?
10. Dos trozos de mineral de hierro caliente se dejan caer en un recipiente de agua. El sistema queda
aislado y se deja que alcance el equilibrio térmico. ¿Es realmente cierto que el mineral de hierro y el
agua tienen la misma energía térmica? ¿Es necesariamente cierto que ambos tienen la misma
temperatura? Explique la repuesta.
11. Señale con claridad la diferencia entre energía térmica y temperatura.
12. Si se coloca una flama debajo de un termómetro de mercurio en cristal, la columna de mercurio primero
cae y luego se eleva. Explique ese hecho.
13. ¿Hasta qué punto es eficaz nuestro sentido del tacto como un medio para juzgar la temperatura? ¿El
objeto “más caliente” siempre es el que tiene la temperatura más alta?
14. El punto de ebullición del tungsteno es 5900 ºC. Expresa esta temperatura en grados kelvin y
Fahrenheit.
15. El punto de ebullición del O2 es –182.86 ºC. Expresa esta temperatura en grados kelvin y Fahrenheit.
16. ¿A qué temperatura tienen tc y tf el mismo valor numérico?
17. Una varilla de cobre tiene una longitud de 1.2 m a una temperatura ambiente de 18 ºC. ¿Cuál será su
longitud a 84 ºC?
18. La longitud de un puente de hierro es 34 m a la temperatura ambiente de 18 ºC. Calcular la diferencia
entre sus longitudes en un día de invierno cuya temperatura es –6 ºC y un día de verano cuya
temperatura es 40 ºC.
19. Calcular la longitud dilatada por una varilla de aluminio de 42 cm de longitud cuando su temperatura se
eleva de 45 ºC a 10 ºC.
20. Un disco de acero tiene un radio de 20 cm a 10 ºC. Calcular su área a 85 ºC.
21. Una esfera de vidrio pirex tiene un radio de 5 cm a 5 ºC. Calcular el volumen a 68 ºC.
22. Un frasco de vidrio cuyo volumen es 1 000 cm3
a 0 ºC se llena completamente de mercurio a esta
temperatura. Cuando frasco y mercurio se calientan a 100 ºC se derraman 15.2 cm3
de líquido. Si el
coeficiente de dilatación cúbica del mercurio es 0.000182 ºC–1
. Calcula el coeficiente de dilatación
volumétrico del vidrio.
23. Una platina de acero tiene un diámetro de 8 500 cm a 10 ºC. ¿A qué temperatura será su diámetro
igual a 8 508 cm?
24. Para medir un terreno que se halla a 30 ºC se utiliza una cinta de acero cuya indicación correcta es a 0
ºC. ¿A qué error de medida de la longitud dará origen la dilatación de la cinta?