( ) TR - FCEIA

FÍSICA II
F-212
AÑO: 2004
O
GUÍA DE PROBLEMAS N 1:
CONCEPTOS BÁSICOS – TEMPERATURA
Adriana Foussats, M. Ángeles Bertinetti, Andrea Fourty
1. La atmósfera es una unidad de presión. Se la define como la fuerza, por unidad de área, ejercida por
una columna vertical de mercurio de 76 cm de altura a 0 C y en un lugar de la tierra donde g = 980,665
cm/seg2. La densidad del mercurio es de 13,59 g/cm3. Calcular la equivalencia de esta unidad en Kg/m2;
lb/plg2; N/ m2 y dinas/cm2.
2. La caloría es una unidad de energía definida independientemente de las unidades fundamentales de
longitud, masa y tiempo. Experimentalmente se ha determinado esta unidad de energía en Joules:
1 cal = 4.186 Joules.
A este valor habitualmente se lo reconoce como “Equivalente mecánico del calor”.
Calcular el valor de 1 cal en ergios, atm litro, vatios hora, etc.
3. Dada la ecuación:
pV= n R T (ecuación de estado de un gas ideal),
encontrar las unidades de la constante R, llamada constante universal de los gases, si:
a- [p] = N / m2 , [V] = m3 , [n] = moles , [T] = grado
b- [p] = atm , [V]=litro , [n] = moles , [T] = grado
c- El valor de la constante universal de los gases es 1,987 cal/mol K. Calcular su valor en Joule/mol K y
en atm-litro/mol K.
4. La siguiente ecuación suele emplearse para describir el comportamiento de los gases reales:
a 

 p + 2  (v − b ) = R T
v 

a - encontrar las unidades de ‘a’ y ‘b’ teniendo en cuenta las unidades de la constante R obtenidas en el
problema anterior, y donde [p] = N/m2 , [v] = m3/mol y [T] = grado;
b - según las unidades halladas, qué podría representar físicamente el parámetro ‘b’?
5. En la parte inferior de la atmósfera la presión cambia con la altura (despreciando variaciones en la
temperatura) siguiendo la ley
a) ln(p/po) = - g A y, donde ‘y’ es la altura , po es el valor de la presión para y = 0, y A es una constante
característica. Establecer la dimensión de A.; ó
b) ln(p/po) = - M g y/R T , conocida como ecuación barométrica, donde T es la temperatura absoluta.
Establecer la dimensión de M, y a partir de su unidad deducir que magnitud física puede estar
representando.
6. ¿Cuántos gramos de masa tienen 15 moles de las siguientes sustancias: oxígeno, carbono, hierro,
plomo?
7. ¿Cuántos moles hay en 1 Kg de las siguientes sustancias: azufre, cobre, boro, estroncios?
8. ¿Cuál es la masa de 1 mol de agua?
9. ¿Cuál tiene más átomos: un mol de aluminio o un mol de plomo, un mol de moléculas de oxígeno o un
mol de átomos de estroncio?
10. Si se desea hacer agua combinando hidrógeno y oxígeno: ¿cuántos moles se deben utilizar de ambos
gases para obtener 17 litros de agua?
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11.La misma ecuación del ejercicio 5 b) puede escribirse del siguiente modo:
ln(p/po) = - m g y/k T , donde k es una constante de proporcionalidad (llamada constante de Boltzmann),
y m es la masa de una molécula de aire. Relacionando estas dos expresiones, obtener una relación entre
las constantes R y k.
12. Indicar cuáles de los siguientes sistemas son abiertos y cuáles cerrados, cuáles adiabáticos y cuáles
diatérmicos:
a) Una caja de lata herméticamente cerrada colocada al sol.
b) El sistema solar.
c) Un vaso de agua con un cubito de hielo.
d) El interior de una heladera.
e) Un termo.
f) Un témpano.
13. Indicar cuáles de las siguientes variables son intensivas y cuáles extensivas:
a) densidad
d) temperatura
b) masa
e) peso
c) volumen
f) volumen específico
g) números de átomos presentes en el sistema.
14. El mercurio de un termómetro es un sistema abierto o cerrado?. Sufre “influencias” del exterior?
15. Corrección del intervalo fundamental.
Un termómetro de mercurio graduado linealmente marca –3 en el hielo fundente y +105 en el agua
hirviendo a una atmósfera. Cuál es la temperatura cuando indica +25? A qué temperatura es nula la
corrección del intervalo fundamental?
16. Deducir una fórmula para el pasaje de grados Fahrenheit a centígrados y viceversa.
17.¿A qué temperatura se igualan las lecturas de un termómetro graduado en grados centígrados y otro
graduado en grados Fahrenheit?
18.Existe alguna temperatura a la que el mercurio pasa al estado gaseoso. ¿Cómo se miden temperaturas
más altas?
19. En la tabla adjunta, los números de la fila superior representan la presión de un gas contenido en el
depósito de un termómetro de gas de volumen constante (hecha la corrección del espacio muerto, de la
dilatación térmica del depósito, etc.) cuando el depósito se halla sumergido en una célula para producir
el punto triple del agua. La fila inferior representa las lecturas correspondientes de la presión cuando el
depósito está rodeado de una sustancia a una temperatura constante desconocida. Calcúlese la
temperatura θ de los gases perfectos de esta sustancia. (Utilizar cinco cifras significativas)
_________________________________________________________________________
P3, mm de Hg
1000,00
750,00
500,00
250,00
_________________________________________________________________________
P, mm de Hg
1535,30
1151,60
767,82
383,95
_________________________________________________________________________
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20.La resistencia de un alambre de platino es de 7000 ohm a la temperatura del hielo fundente (0,00 C);
9.705 ohm a 100,00 C y 18.387 ohm a 444,60 C (punto del azufre). La resistencia se parametriza por
medio de la ecuación:
RT = Ro (1 + a t + b t2), siendo RO, a y b constantes.
a) Hallar los valores de Ro, a y b.
b) Suponer que el alambre se usa como termómetro y la resistencia es la propiedad termométrica, pero
la misma se calibra usando sólo los puntos del hielo y del vapor de agua, expresando RT como una
función lineal de la temperatura. Hallar la resistencia que se mediría para el punto de azufre.
21.Una termocupla de cobre-constantán genera una tensión de 4.75x10-3 V cuando la temperatura de la
juntura caliente es 110 C y la soldadura de referencia se mantiene a 0 C. Si la fem es proporcional a la
diferencia de temperatura entre las junturas, cuál será la temperatura de la juntura caliente cuando la
fem alcance un valor de 1.9 x10-3 V?
22. Cierta propiedad de un cuerpo, X, es función de su temperatura absoluta, T:
X = K lnT. Se define una escala de temperatura T’, tal que coincida con la escala absoluta en los puntos
T=273 K y T = 373 K; y tal que dT’= α d X
a) ¿Cuál será la temperatura absoluta cuando la escala marque T’?
b) ¿Para qué valor de T’en el intervalo [273 K, 373 K] será máxima la discrepancia entre las dos
escalas?
c) ¿Cuánto vale esta diferencia?
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