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16.5. ¿Hasta qué punto es eficaz nuestro sentido del tacto
como un medio para juzgar la temperatura? ¿El objeto
“más caliente” siempre es el que tiene la temperatura
más alta?
16.6. Si tuviera usted un termómetro sin graduaciones,
¿cómo haría para marcarlo en grados Celsius?
16.7. Una regla de 6 in se dilata 0.0014 in cuando la temperatura
se eleva 1°C. ¿Cuánto se dilataría una regla
de 6 cm hecha del mismo material, a causa del mismo
intervalo de cambio de temperatura?
16.8. Una varilla de bronce une los lados opuestos de un
aro del mismo material. Si el sistema se calienta
uniformemente, ¿conservará el aro su forma circular?
16.9. Una tuerca de bronce se usa con un perno de acero.
¿Cómo resultará afectado el ajuste entre ambos
cuando solamente se caliente el perno, si sólo se calienta
la tuerca o si los dos se calientan por igual?
16.10. Una tapa de aluminio se enrosca firmemente en la
boca de un frasco de pepinillos a la temperatura ambiente.
Después de dejar el frasco de pepinillos uno
o dos días dentro de un refrigerador, la tapa no puede
quitarse con facilidad. Explique la situación. Sugiera
la forma de quitar la tapa con facilidad. ¿Cómo
podría haber resuelto el fabricante ese problema?
16.11. Describa la dilatación del agua cuando se acerca a
4°C. ¿Por qué la superficie es lo primero que se congela
en un lago? ¿Cuál es la temperatura probable
en el fondo del lago cuando la superficie está congelada?
16.12. Aplique un razonamiento similar al de la dilatación
superficial y obtenga las ecuaciones (16.15) y
(16.17). En el texto se dijo que y es sólo aproximadamente
igual al doble de a. ¿Por qué su valor no es
exactamente el doble de a? ¿Es mayor el error en la
ecuación (16.13) o en la ecuación (16.15)?
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Problemas
Sección 16.2 La medición de la temperatura
16.1. La temperatura normal del cuerpo humano es de
98.6°F ¿Cuál es la temperatura correspondiente en
la escala Celsius?
Resp. 37.0°C
16.2. El punto de ebullición del azufre es de 444.5°C.
¿Cuál es la temperatura correspondiente en la escala
Fahrenheit?
16.3. Un riel de acero se enfría de 70 a 30°C en 1 h. ¿Cuál
es la variación de temperatura en grados Fahrenheit
en ese mismo lapso? Resp. 72°F
*16.4. ¿A qué temperatura la escala Celsius y la escala
Fahrenheit coinciden en una misma lectura numérica?
16.5. Un trozo de carbón vegetal que estaba inicialmente
a 180°F experimenta una disminución de temperatura
de 120°F. Exprese este cambio de temperatura
en grados Celsius. ¿Cuál es la temperatura final en
la escala Celsius? Resp. 66.7°C, 15.6°C
16.6. La acetona hierve a 56.5°C y el nitrógeno líquido
hierve a —196°C. Exprese estas temperaturas específicas
en la escala Kelvin. ¿Cuál es la diferencia
entre esas temperaturas en la escala Celsius?
16.7. El punto de ebullición del oxígeno es —297.35°F
Exprese esta temperatura en kelvins y en grados
Celsius.
Resp. 90.0 K, —183°C
16.8. Si el oxígeno se enfría de 120 a 70°F, ¿cuál es la
variación de temperatura en kelvins?
16.9. Una pared de ladrillo refractario tiene una temperatura
interna de 313°F y una temperatura exterior
de 73°F. Exprese la diferencia de temperaturas en
kelvins.
Resp. 133 K
16.10. El oro se funde a 1336 K. ¿Cuál es la temperatura
correspondiente en grados Celsius y en grados
Fahrenheit?
16.11. Una muestra de gas se enfría de —120 a —180°C.
Exprese la variación de temperatura en kelvins y en
grados Fahrenheit. Resp. —60 K, —108°F
Sección 16.5 Dilatación lineal, Sección 16.6
Dilatación superficial y Sección 16.7 Dilatación
volumétrica
16.12. Una losa de concreto tiene 20 m de largo. ¿Cuál será
el incremento en su longitud si la temperatura cambia
de 12 a 30°C? Suponga que a = 9 X 10_6/°C.
16.13. Un trozo de tubo de cobre tiene 6 m de longitud a
20°C. ¿Qué incremento de longitud tendrá cuando
se caliente a 80°C?
Resp. 6.12 mm
16.14. Una barra de plata tiene 1 ft de longitud a 70°F.
¿Cuánto se incrementará su longitud cuando se introduzca
en agua hirviendo (212°F)?
16.15. El diámetro de un orificio en una placa de acero es
de 9 cm cuando la temperatura es de 20°C. ¿Cuál
será el diámetro del orificio a 200°C?
Resp. 9.02 cm
*16.16. Una varilla de bronce tiene 2.00 m de longitud a
15°C. ¿A qué temperatura se tendrá que calentar la
varilla para que su nueva longitud sea de 2.01 m?
16.17. Una placa cuadrada de cobre que mide 4 cm por
lado a 20°C se calienta hasta 120°C. ¿Cuál es el incremento
del área de la placa de cobre?
Resp. 0.0544 cm2
Capítulo 16 Resumen y repaso 347