Guía adicional termodinámica

1. Una barra de acero se somete a una fuerza de estiramiento de 500 N. Su área de sección transversal es de 2,00cm2. Encuentre el cambio en la temperatura que alargaría la barra en la misma cantidad que lo hace la fuerza de 500 N. Módulo de Young acero: 20x10-10 N/M2 coeficiente dilatación acero : 0.000011 ºC-1

2. Una barra bimetálica está formada por dos tiras delgadas de metales diferentes unidos entre sí. A medida que se calientan, el metal con el coeficiente de expansión más grande se expande más que el otro, y hace que la barra se arquee, teniendo el radio exterior la mayor circunferencia.
a) obtenga una expresión para el ángulo de flexión θ como una función de la longitud inicial de las …ver más…

¿A qué temperatura común, si la hay, tendrán ambas láminas igual superficie?

7. Una barra de cobre y una barra de acero se calientan. A T [ºC] la barra de cobre tiene una longitud de LC y la de acero una longitud de LA. Cuando las barras se calientan o se enfrían se mantiene siempre la misma diferencia de L entre las longitudes de ambas barras. Determine los valores de LC y LA.
Los coeficientes de dilatación lineal del cobre y el acero son respectivamente
C = 17  10-6 [ºC-1] y A = 11  10-6 [ºC-1].

Solucionario

1. Módulo de Young:

Por lo tanto:

Además

2. A)

La barra del exterior se expande más que la interna. Se sabe que:

Pero al aumentar la temperatura forma un arco:

Al sustituir L por S:

y

Hacer un sistema con las ecuaciones anteriores:

Nos queda

Sustituir:

Al despejar θ:

B) si

Si

C) si se enfría se dobla al revés por que el coeficiente α2 se expande y se contrae más rápido.

D)

3. A)
Por otra parte:

;

Al sustituir:

pero

B)

4. De

y

y

Al despejar Pman2:

5. El punto A y el punto B tienen la misma presión, porque están a la misma altura (en hidrostática es así)

En ambos puntos vemos que las presiones dependen de los líquidos presentes:

Al ser iguales las presiones en ambos