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• AndreyGomez

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P17.1. Explique por qué no tendría sentido utilizar un termómetro de vidrio de tamaño normal, para medir la temperatura del agua caliente contenida en un dedal. En primera instancia no se que es un dedal, busque la definición pero me apareció dedales de conturas; ahora, teniendo en cuenta que el termómetro es de vidrio y su rango es normal, es decir que oscila entre 34 y 43°, al medir temperaturas altas, en este caso agua caliente que supere el rango de la escala del termómetro, lo que creería que pasaría es que al aumentar el nivel de mercurio u otra sustancia dentro de este va a incrementar la presión dentro del medidor y llegara un punto critico donde este estalle o se fisure, en esos casos seria peligroso si el termómetro es de mercurio debido a que esta sustancio es toxica para los seres vivos. P17.2. Si usted calienta el aire dentro de un recipiente rígido y sellado hasta que su temperatura en la escala Kelvin se duplique, la presión del aire en el recipiente también se duplica. ¿También es cierto esto si se duplica la temperatura Celsius del aire en el recipiente? Explique su respuesta. En 1787, Jacques Charles, químico francés que fabricó el primer globo de hidrógeno, y años más tarde Joseph Gay-Lussac, también francés, estudiaron la relación existente entre el volumen de un gas y su temperatura. Al aumentar la temperatura aumenta el volumen, pero si la temperatura se expresa en la escala Kelvin o absoluta, la temperatura y el volumen son directamente proporcionales (al duplicar una, se duplica la otra); de ello entiendo que entre temperatura absoluta (grados Kelvin), es decir comienza en 0, es proporcional a la presión, pero si la temperatura está en grados Celsius debido a que esta tiene valores negativos, esta se debe pasar a grados Kelvin para que sea proporcional, de lo contrario no se cumpliría la dicha relación presióntemperatura. P17.3. Muchos motores de combustión tienen cilindros de hierro colado y pistones de aluminio. ¿Qué tipos de problemas podrían presentarse si el motor se sobrecalienta? (El coeficiente de expansión de volumen del hierro colado es similar al del acero.) Tal como lo explico el profesor en la clase de dilatación térmica, en este caso tenemos 2 materiales un hierro colado para los cilindro y aluminio para los pistones, si este se sobrecalienta debido a alguna falla o mantenimiento, estos dos metales o bi-metal se comenzarán a dilatarse uno mas que el otro debido a los diferentes componentes de los materiales debido a que sus particulas se comenzaran a distanciarse por el calor tal como lo vimos en los laboratorios de simulacro de profesor, esto llevando al final a una deformación del motor y produciendo daño en el mismo. P17.4. ¿Por qué se revientan las tuberías de agua congeladas? Unos de los principales problemas que enfrentamos los ingenieros civiles y geotécnicos en los procesos constructivos es el hielo. Una de las características que mas se estudia en la carrera y mas en la línea de hidráulica es la expansión de un fluido cuando se congela, es decir el agua cuando se congela se expande o aumenta su volumen, ahora este fenómeno de expansión dentro de una tubería ocasionaría que las tuberías se rompieran debido a la presión o aumento del volumen dentro de la tubería. ¿Se rompería un termómetro de mercurio a temperaturas por debajo del punto de congelación del mercurio? ¿Por qué?

Para este fenómeno considero tener en cuenta varios aspectos tales como presión atmosférica, es decir la presión que hay en el ambiente, en segundo lugar ver como y cuan gruesa es la pared de la capsula que contiene el mercurio y en tercer lugar cada vez que utilizamos un termómetro de mercurio para medir temperaturas altas este aumenta, por tal razón considero que si se aplica a temperaturas bajas este descendería y al llegar a un punto critico donde la presión de la capsula que contiene mercurio es menor a la atmosférica este se rompería P17.5. Dos cuerpos del mismo material tienen las mismas dimensiones y aspecto exteriores, pero uno está hueco y el otro no. Si se aumenta su temperatura por igual, ¿su expansión de volumen global es la misma o distinta? ¿Por qué? Para este caso me basaré en la dilatación volumétrica, recordando la clase y recorriendo el libro de Serway esta dilatación viene dada por ΔV = Vo*β*ΔT; esto quiere decir que aunque tenga dos cuerpos del mismo material pero de distintos volúmenes, la dilatación va a ser diferente, debido a la diferencia de volumen que tiene, el material hueco se dilatara más que el materia denso. P17.6. El interior de un horno está a 200 °C (392 °F). Podemos meter la mano en él sin sufrir daño, en tanto no toquemos nada. Dado que el aire dentro del horno también está a 200 °C, ¿por qué no se quema la mano? En este caso considero que se debe estudiar los materiales solidos como retenedores de calor, en el caso del aire aunque tenga una temperatura de 200°C esta no es tangible por lo tanto la transmisión del calor a la mono es más lenta y no tendríamos un quemón, pero si la mano en este caso se deja durante tiempo largo en ese ambiente, se comenzaría a nivelar la temperatura de la mano con la del ambiente interno del horno y comenzaríamos a sufrir de quemaduras a medida de que se caliente la mano y nivele con la temperatura del horno. P17.7. Un artículo periodístico acerca del clima dice que “la temperatura de un cuerpo mide cuánto calor contiene el cuerpo”. ¿Esta descripción es correcta? ¿Por qué? Científicamente el calor se define como la energía generada por los movimientos de las partículas de una masa gaseosa, líquida o sólida y “se refiere a transferencia de energía de un cuerpo o sistema a otro, a causa de una diferencia de temperatura” (Sears, 2009), por tal concepto la temperatura no esta midiendo el calor sino está midiendo la Energía Cinética de dicho ambiente, y se define según el libro de Sears “La temperatura depende del estado físico de un material y es una descripción cuantitativa de su calidez o frialdad”( Sears, 2009). por lo tanto, desde un punto científico el articulo periodístico esta errado. P17.8. ¿Debemos agregar calor a un objeto para aumentar su temperatura? Si agregamos calor a un objeto, ¿debemos elevar su temperatura? Explique su respuesta. Según (Sears, 2009) la temperatura de un cuerpo si se puede aumentar al agregarle calor, o agregándole o quitándole energía de otras formas. Si cortamos un cuerpo a la mitad, cada mitad tiene la misma temperatura que el todo; no obstante, para elevar la temperatura de una mitad un intervalo dado, le agregamos la mitad del calor que agregaríamos al todo.

P17.9. Una estudiante dijo que 1 m2/s2*°C, es una unidad adecuada para capacidad calorífica específica. ¿Tiene ella razón? ¿Por qué? El significado de “capacidad calorífica” Es lamentable que se haya generalizado el uso del término capacidad calorífica porque da la impresión errónea de que un cuerpo contiene cierta cantidad de calor. Recuerde que el calor es transferencia de energía desde o hacia un cuerpo, no la energía que reside en el cuerpo (Sears, 2009), por lo tanto, la estudiante no tiene razón, debido a que el calor especifico se puede medir en: kcal/m³ °C, 1cal/g. °C, 1Btu/lb. F°. P17.10. En algunos acondicionadores de aire caseros para climas secos, el aire se enfría soplándolo a través de un filtro saturado de agua, evaporando parte del agua. ¿Cómo esto enfría el aire? ¿Funcionaría este sistema en un clima muy húmedo? ¿Por qué? Cuando tenemos acondicionadores caseros normalmente se hace a través de un tubo o botella la cual contiene agua, al colocarle un filtro y soplar este va a salir de forma de roció en el ambiente y al interactuar con las partículas o temperatura ambiente se va a evaporar y crear la sensación térmica de enfriamiento en el ambiente. Funcionaria para climas húmedos donde la sensación térmica este por encima de la temperatura del agua a utilizar, de lo contrario no funcionaria. P17.11. Las unidades de capacidad calorífica específica c son J/kg. K, pero las unidades de calor de fusión Lf o de vaporización Lv son sólo J/kg. ¿Por qué las unidades de Lf y Lv no incluyen el factor (K)^-1 para definir el cambio de temperatura? Las unidades SI de calor específico son J/ (kg · K) o J/ (kg · C°). El calor específico es característico del tipo de sustancia. Así, el calor específico nos da una indicación de la configuración molecular interna y de los enlaces de un material. P17.12. ¿Por qué un día cálido y húmedo en el trópico generalmente es más incómodo para los seres humanos, que un día cálido y seco en el desierto? En trópico cálido y húmedo, tenemos la evaporización del agua, por lo cual los niveles de humedad son altos y causan la deshidratación progresiva a través de la sudoración y también la humedad causa mucho más calor en cuerpos debido a que el agua del ambiente se calienta y por ende aumenta la temperatura, y en cambio en el desierto los niveles de humedades son bajos por lo tanto no sucede estos fenómenos. P17.13. Un trozo de papel de aluminio para envolver una papa y cocerla en un horno caliente, por lo general, puede manejarse con seguridad unos cuantos segundos después de que la papa se retiró del horno. Sin embargo, ¡no puede decirse lo mismo de la papa! Dé razones para esta diferencia. Porque la capacidad calorífica de la papa es mucho mas grande que la del trozo de papel aluminio, debido a su masa. Y por eso no se puede manejar la papa unos segundos después sin el papel aluminio.

P17.14. Los viajeros del desierto a veces guardan agua en bolsas de lona. Algo de agua se filtra por la lona y se evapora. ¿Cómo enfría esto el agua del interior? J/kg # K, 1 m2/s2 # C°. Porque la lona es un material de gran grosor entonces como el calor en el desierto se transfiere por convección, las moléculas del aire no logran elevar la temperatura de la lona y por tanto se mantiene fría la lona y el agua también P17.15. Recién que salimos de la regadera, sentimos frío; pero apenas nos secamos sentimos menos frío, aunque la temperatura del cuarto no cambió. ¿Por qué? Porque al salir de la ducha nosotros tenemos una temperatura mayor a la del ambiente, y como las moléculas del aire chocan con nuestro cuerpo sentimos frio, y al secarnos equilibramos un poco nuestra temperatura a la del ambiente y por ende sentimos menos frio.

PREGUNTAS DE ANÁLISIS PARA ACTIVIDAD ¿Conoce alguna otra escala de medida diferente a la Celsius Fahrenheit o Kelvin? Justifique su respuesta mediante la determinación de la relación entre estas escalas y la escala absoluta kelvin. ¿Cuales son los cambios de estado en la materia? Explique cada uno de éstos cambios de estado y de un claro ejemplo donde se presente. Explique usando sus propias palabras lo que entiende por: • diagrama de fase o diagrama de estados de la materia. • punto triple del agua, ¿Existe este diagrama de punto triple para otros elementos?¿Cuales?. • Fluido compresible • Fluido Supercrítico ¿Como se relacionan los cambios de estado del Agua y el diagrama del punto triple? El interior de un horno está a 200 °C (392 °F). Podemos meter la mano en él sin sufrir daño, en tanto no toquemos nada. Dado que el aire dentro del horno también está a 200 °C, ¿por qué no se quema la mano? Tomada de Sears, F. W. (2004). Recién que salimos de la regadera, sentimos frío; pero apenas nos secamos sentimos menos frío, aunque la temperatura del cuarto no cambió. ¿Por qué? Tomada de Sears, F. W. (2004). Antes de inyectar a un paciente, el médico limpia su brazo con alcohol isopropílico a temperatura ambiente. ¿Por qué el paciente siente frío en el brazo? (Sugerencia: ¡no es por miedo a la inyección! El punto de ebullición del alcohol isopropílico es 82.4 °C.) Tomada de Sears, F. W. (2004). Un bloque de metal frío se siente más frío que uno de madera a la misma temperatura.

¿Por qué? Un bloque de metal caliente se siente más caliente, que uno de madera a la misma temperatura. ¿Por qué? ¿Hay alguna temperatura a la que ambos bloques se sientan igualmente calientes o fríos? ¿Cuál? Tomada de Sears, F. W. (2004). Una persona vierte café en una taza, pensando en beberlo 5 min después. Si desea mantener el café lo más caliente posible, ¿deberá ponerle la crema ahora o esperar hasta justo antes de beberlo? Explique su respuesta. Tomada de Sears, F. W. (2004). Recién que sacamos una tarta de manzana del horno, la corteza y el relleno están a la misma temperatura; pero si probamos la tarta, el relleno nos quema la lengua pero la corteza no. ¿A qué se debe la diferencia? (Sugerencia: el relleno está húmedo, la corteza está seca.) Tomada de Sears, F. W. (2004). Es bien sabido que una papa se hornea en menos tiempo si se atraviesa con un clavo grande. ¿Por qué? ¿Sería mejor usar un clavo de aluminio que uno de acero? ¿Por qué? (Nota: ¡no intente esto en un horno de microondas!) Tomada de Sears, F. W. (2004). Hay quienes dicen que los cubos de hielo se congelan en menos tiempo, si las bandejas se llenan con agua caliente, porque ésta se enfría más rápidamente que la fría. ¿Qué opina usted? Tomada de Sears, F. W. (2004). Tenemos suerte de que la Tierra no esté en equilibrio térmico con el Sol (cuya temperatura superficial es de 5800 K). Pero, ¿por qué no lo está? Tomada de Sears, F. W. (2004).

BIBLIOGRAFIA http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/05112013/b1/esan_2013110512_9123651/NDOIAND-20070925-0003/leycharles.htm https://concepto.de/temperatura/ https://es.khanacademy.org/science/chemistry/thermodynamics-chemistry/internal-energysal/a/heat https://www.siberzone.es/blog-sistemas-ventilacion/enfriamiento-adiabatico/