• Author / Uploaded
• Thanzha Solhedad Shilva

Citation preview

Mecánica: Temperatura, calor y primera ley de termodinámica. Física en procesos industriales. Instituto IACC

Desarrollo. 1) Una llanta de un automóvil se infla con aire originalmente a 12ºC y a presión atmosférica normal. Durante el proceso, el aire se comprime a 30% de su volumen original y la temperatura aumenta a 45ºC.

a)

12°C + 273.15 K = 285.15 K

45°C + 273.15 K = 318.15 K

b) T1 = 12ºC + 273ºK = 285ºK

T2 = 45ºC + 273ºK = 318ºK

P1 = 1.00atm = 101.325kpa

P2 = ?

V1 = V

P*V = n*R*T

V2 = 0.30V

⇒

n = P*V / R*T

P1*V1/T1 = P2*V2/T2 P2 = P1*V1*T2/ V2*T1 P2 = 101.325kpa*V*318ºK / 0.30*V*285ºK P2 = 113.05kpa

c) T2 = 45ºC + 273ºK = 318ºK

T3 = 90ºC + 273 = 363ºK

P2 = 113.05kpa

P3 = ?

V2

V3 = 1.03V2

P3 = P2*V2*T3/V3*T2 P3 = 113.05kpa*V2*363ºK / 1.03V2*318ºK P3 = 125.28kpa

2) Entregue 3 ejemplos en los cuales se presente dilatación térmica en metales, justificándolos. Complete la siguiente tabla: Ejemplo. _ Disyuntor o interruptor termomagnético.

_ Termómetro de mercurio.

Justificación. _ En este caso tenemos un interruptor, disyuntor o diferencial termomagnético, el cual funciona bajo el mecanismo de dilatación de un bimetal. Este mecanismo opera con corriente que fluye a través de los bornes y metales del interruptor, estos metales tienen una capacidad definida del paso de la corriente, cuando el caudal de resistencia es superado, _ El termómetro es un aparato de medición de temperatura, este termómetro en particular cumple su objetivo a través de un elemento llamado mercurio, el mercurio es un elemento químico, de aspecto plateado, metal pesado perteneciente al bloque D de la tabla periódica. Este sistema opera también a través de la dilatación del metal, en este caso el mercurio. Esto consiste en que al momento de medir cualquier temperatura el calor corporal se transmite al mercurio y este se dilata hasta llegar a un equilibrio térmico con el cuerpo que le transmite calor.

_ Líneas ferroviarias.

3)

_ Las líneas del tren, trabajan bajo el concepto de la dilatación del metal. Se toma muy en cuenta este fenómeno, ya que las líneas férreas están expuestas a calores extremos y temperaturas muy bajas. Los calores extremos son los que pueden afectar de manera considerable a las líneas férreas, es por eso que al momento de instalar las vías, se deja un espacio de separación entre las juntas de las vías, generalmente cercano a los 12mm, así se puede tener un margen de dilatación de las vías, no solo por el calor generado por el roce de las ruedas del tren, sino que también considerando la temperatura ambiente, dependiendo de la ubicación geográfica.

En un taller de tornería se está fabricando el eje trasero de un carro de arrastre. Por efectos de aprovechar todo el material disponible, el tornero decide soldar una pieza de acero para llegar al largo requerido que es de 2,5[m], todo esto a temperatura ambiente (23ºC). La soldadura permite obtener las dimensiones deseadas, pero provoca que la temperatura de la pieza aumente su temperatura inicial en 8 veces, por lo que su enfriamiento rápido es inminente para obtener un buen forjado de la aleación, por lo tanto, la pieza se sumerge en un recipiente de cal.

a) Determine la longitud inicial de la pieza de acero. Lf = 2.5 m Li = X Ti = 23° C Tf = 184° C α = 3.67 x 10‾ ³ = 0.00367 Lf – Li = α x Li (Tf-Ti) Lf – Li = (α x Li x Tf) – (α x Ti x Li) Lf = (α x Tf x Li)- (α x Ti x Li) + Li

2.5 m = (0.00367 x 181° C) Li – (0.00367 x 23° C) Li + Li 2.5 m = 0.675 Li – 0.0844 +Li 2.5 m = 0.59 Li + Li 2.5 m =1.59 Li 2.5 m / 1.59 = Li Li= 1.57 m b)

Determine la longitud aproximada de la pieza que el maestro tornero logró soldar.

Lf = (0.00367 x 184° C x 1.57)- (0.00367 x 23° C x 1.57) +1.57 Lf = 1,06 – 0.132 + 1.57 Lf = 2.50 m ΔL = Lf - Li = 2.50 – 1.57= 0.93 La longitud soldada fue de 0.93 cm.

Bibliografía.

_ IACC. (2020). Mecánica: Temperatura, calor y primera ley de la termodinámica. Consultado el 26/02/2020. file:///C:/Users/Alejan0/Desktop/Física_-_Semana_5.pdf