Sistemas termodinámicos. Temperatura

Sistemas termodinámicos. Temperatura
1. Se desea construir una escala termométrica que opere en grados Celsius, mediante una
varilla que presenta una longitud de 5.00 cm a la temperatura de fusión del hielo, y 5.01
cm a la temperatura de ebullición del agua. ¿Qué relación define esta escala?. ¿Qué
longitud presenta esta varilla cuando la temperatura es de 20°C?
2. Demostrar que para un mismo termómetro la temperatura medida en la escala dada por
la relación f(t) = at + b y la dada por la relación f(t') = a't' + b' guardan una relación
lineal. Teniendo esto en cuenta hallar las fórmulas que permiten pasar de grados Celsius
a Fahrenheit, y de grados Celsius a Rankine.
3. Un termopar de le Chatelier (Platino y aleación de Platino-Rodio) entre 400 y 1400 °C,
obedece a la relación empírica (en mV) :
 = -0.31 + 8.05x10-3 t + 1.72x10-6 t2
Si medimos con el mismo la temperatura de un horno observando que la fem es de 6.5
mV, hallar a qué temperatura se encuentra este horno.
4. ¿A qué temperatura son iguales las lecturas en un termómetro Fahrenheit y en un
termómetro Celsius?
5. Un reloj de péndulo cuya marcha es correcta a 10°C se halla a 20°C. Calcular cuánto
atrasa en un día sabiendo que su varilla es de acero. El coeficiente de dilatación térmica
lineal del acero vale 10-6 °C-1.
6. Hallar la tensión que es capaz de desarrollar una barra de hierro de 1 cm2 de sección
recta, cuando su temperatura desciende 100°C. El módulo de Young del hierro y su
coeficiente de dilatación térmica lineal son 2x105 N/mm2, 12x10-6 °C-1,
respectivamente.
7. Un matraz de vidrio graduado para medir volúmenes opera correctamente a 30°C, a esta
temperatura contiene 676.5 g de mercurio. Hallar qué volumen de mercurio señalará a
0°C, sabiendo que el coeficiente de dilatación del vidrio y del mercurio son 8x10-6 °C1, 18x10-5 °C-1 y que la densidad del mercurio a 30°C es 13.6 g/cm3.
8. Se tienen 2.5 mol de hidrógeno a la presión atmosférica normal. Si se aumenta la
temperatura en 10°K, ¿cuál será el aumento de volumen que experimenta este gas para
que permanezca constante su presión?
9. Dado un termómetro de gas a volumen constante, se mide la presión Pf de este gas a la
temperatura de fusión del hielo, y la presión Pe a la temperatura de ebullición del agua.
Demostrar que la relación que define la escala de este termómetro es:
t(  C) =
P - Pf
 100
Pe - Pf
10. Utilizando el termómetro de gas a volumen constante del problema anterior,
determinar la temperatura que hay en una habitación en la que se mide una presión de
655 mmHg, sabiendo que la presión Pf es 600 mmHg y que la presión Pe es 820
mmHg.
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11. Un pistón comprime el gas de un cilindro desde un volumen de 15x10 m hasta un
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volumen de 12x10 m . Este gas puede considerarse como ideal, estando inicialmente a
una presión de 200 kPa y una temperatura de 300 ºK. En su estado final la presión es de
350 kPa, hállese en este estado la temperatura correspondiente.
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12. Un gas se calienta a volumen constante de 30 cm , desde una temperatura de 27 ºC
hasta una temperatura de 200 ºC. Si la presión inicial de este gas (supuesto ideal) era de
101 kPa, hállese cuál será su presión final.