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Gu´ıa de ejercicios complementaria de termodin´amica FIS 233 F´ısica General: Calor y Ondas 1. Dos losas de concreto que forman un puente de longitud L se colocan justo en sus extremos, de modo que no se permite espacio para expansi´ on. Si ocurre un aumento de temperatura de T , ¿cu´al es la altura y a la cual las losas se elevan cuando se pandean?

2. ¿Qu´e cantidad de calor debe absorber una barra delgada de masa m, hecha de un material con calor espec´ıfico c y coeficiente de dilataci´ on lineal α, que oscila en torno a la vertical suspendida de uno de sus extremos, para que duplique su periodo de oscilaci´ on? 3. Una bala de plomo de 3.00 g a 30.0o C se dispara con una rapidez de 240 m/s en un gran bloque de hielo a 0o C, en el que queda incrustada. ¿Qu´e cantidad de hielo se derrite? 4. Un estanque de agua a 0o C se cubre con una capa de hielo de 4.00 cm de grueso. Si la temperatura del aire permanece constante a 10.0o C, qu´e intervalo de tiempo se requiere para que el grosor del hielo aumente a 8.00 cm? Sugerencia: Use la ecuaci´ on de transferencia de calor por conducci´ on en la forma diferencial: ∆T dQ = kA dt x 5. A mediod´ıa, el Sol entrega 1000 W a cada metro cuadrado de una carretera con recubrimiento negro. Si el asfalto caliente pierde energ´ a solo por radiacion, ¿cu´ al es su temperatura en estado estable? 6. Una habitaci´ on de volumen V contiene aire con una masa molar equivalente M (en g/mol). Si la temperatura de la habitaci´ on es elevada de T1 a T2 , ¿qu´e masa de aire se ir´ a de la habitaci´on? Asuma que la presi´on del aire en la habitaci´ on se mantiene constante a P0 . 7. Considere una c´ amara cil´ındrica de volumen V , aislada t´ermicamente, que posee en su interior una pared delgada, m´ ovil y herm´etica, t´ermicamente conductora, que puede deslizar sin roce, como muestra la figura. En el lado derecho hay 5 moles de Arg´ on y en el lado izquierdo hay 3 moles de Ox´ıgeno molecular. a) Encuentre el volumen ocupado por cada gas cuando el sistema se encuentra en equilibrio. Exprese su resultado en t´erminos de V . b) Suponga que la temperatura inicial de los gases es T y que la pared del lado derecho de la c´amara se hace t´ermicamente conductora y permite el paso de una cantidad Q de calor al interior, volviendo luego a su condici´on aisladora. Encuentre la temperatura de ambos gases luego de alcanzado el equilibrio. Exprese su resultado en t´erminos de V , T y Q.