Escuela de Nivel Medio Superior de LeónProblemario Temperatura y Expansión (Capítulo III)Física 4, septiembre 2009Prof. J. Pablo Aranda

1. Una esfera de acero (αacero = 1.10 × 10-5 ºC-1) a 20 ºC tiene un diámetro de 0.900 cm, mientras que el diámetro de un agujero en una placa de aluminio (α aluminio = 2.20 × 10-5

ºC-1) es de 0.899 cm. ¿A qué temperatura (la misma para ambos) apenas pasará la esfera a través del orificio?

2. La densidad del mercurio a exactamente 0 ºC es de 13 600 kg/m3, y su coeficiente de dilatación volumétrica es de 1.82 × 10-4 ºC-1. Calcule la densidad del mercurio a 50 ºC?

3. Demuestre que la densidad de un líquido o un sólido varía con la temperatura de la siguiente forma .

4. Una esfera sólida de masa m y radio b gira libremente sobre su eje con una velocidad angular ω0. Cuando su temperatura se incrementa una cantidad ΔT su velocidad angular cambia a ω. Demuestre que ω0/ω es igual a si el coeficiente de dilatación lineal de la esfera es α.

5. Un orificio circular practicado en una placa de aluminio tiene 2.725 cm de diámetro a 12 ºC. ¿Cuál es el diámetro cuando la temperatura de la placa se eleva a 140 ºC?

6. Un cubo de latón (αlatón = 19 × 10-6 ºC-1) tiene una arista de 33.2 cm a 20 ºC. Hallar:

(a) El aumento en el área superficial y(b) el aumento en el volumen cuando se calienta a 75 ºC.

7. ¿Cuál es el volumen de una bola de plomo a -12 ºC si su volumen a 160 ºC es de 530 cm3? (αplomo = 29 × 10-6 ºC-1)

8. Demuestre que cuando la temperatura de un líquido en un barómetro cambia en ΔT, y la presión es constante, la altura h cambia en , donde β es el coeficiente de dilatación volumétrica del líquido. Desprecie la dilatación del tubo de vidrio.

9. Un frasco de vidrio de 200 cm3 se llena completamente de mercurio a 20 ºC. ¿Cuánto mercurio se derrama al subir la temperatura del sistema hasta 100 ºC? El coeficiente de dilatación volumétrica del vidrio es 1.2 × 10-5 ºC-1.

10. A disk has moment of inertia I0. Its temperature increases by ΔT. Show that its moment of inertia increases by