Este documento contiene 13 ejercicios de temperatura y sus soluciones para un curso de Electricidad y Calor en la Universidad de Sonora. Los ejercicios cubren temas como la conversión entre escalas Celsius, Fahrenheit y Kelvin; la expansión térmica de sólidos y gases; y las leyes de los gases ideales.

1. Ejercicios para el tema “Temperatura”
Profesor: Dr. Rodolfo Bernal.
Curso: Electricidad y Calor.
Semestre 2015-2. Universidad de Sonora.
Carrera: Químico Biólogo Clínico.
1. Una enfermera mide la temperatura de un paciente y obtiene 41.5℃, (a) ¿Cuál es
la temperatura en la escala Fahrenheit? (b) ¿Usted piensa que el paciente está
seriamente enfermo? Explique.
Solución. (a) 106.7℉ (b) si
2. Convierta las siguientes temperaturas a sus valores en las escalas Fahrenheit y
kelvin: (a) el punto de sublimación del hielo seco, -78.5℃, (b) temperatura del
cuerpo humano 37.0℃.
Solución. (a) -109℉, 195 K (b) 98.6℉, 310K
3. El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición de -195.81℃, a presión
atmosférica. Exprese esta temperatura (a) en grados Fahrenheit, (b) en Kelvin.
Solución. (a) -320℉, (b) 77.3K
4. El elemento activo de cierto láser se fabrica de una barra de vidrio de 30.0 cm
de largo y 1.50 cm de diámetro. Suponga que el coeficiente de expansión
térmica lineal promedio del vidrio es de 9 × 10 / °C. Si la temperatura de
la barra aumenta en 65 °C ¿Cuál es el incremento en, (a) su longiutud,
(b) su diámetro, y (c) su volumen?.
Sol.- (a) 0.176 mm, (b) 8.78 m, (c) 0.093 cm3.
5. Un alambre telefónico en esencia no tiene cumba entre postes separados 35.0 m
en un día de invierno cuando la temperatura es -20.0 °C ¿Cuánto más largo es el
alambre en un día de verano cuando la temperatura es de 35.0 °C?
Solución.
Ti = -20 ℃
Li = 35.0 m
Tf = 35.0 ℃
∆ = − = 35 ℃ − (−20 ℃)
= 55 ℃

2. ∆ = ∆
= (35.0 m)
17 × 10
℃
(55 ℃)
= 32,725 10 m
= 3.27 10 m
= 3.27 cm
6. La tubería Trans-Alaska tiene 1300 km de largo desde Bahía Prudhoe hasta
puerto de Valdez, y experimenta temperaturas de -73 °C a +35 °C ¿Cuánto se
expande la tubería de acero debido a la diferencia de temperatura?
Sol.- 1.54 km.
7. Un orificio cuadrado de 8.00 cm de lado se corta en una hoja de cobre:
a) Calcule el cambio en el área de este orificio causado al incrementar la
temperatura en 50 K.
b) ¿Este cambio representa un aumento o una disminución en el área encerrada
por el orificio?
Solución: a) 0.109 cm2. b) Aumenta.
8. A 20 ºC, un anillo de aluminio tiene un diámetro interior de 5.000 cm, y una barra
de latón tiene un diámetro de 5.050 cm.
a) Si sólo se calienta en anillo, ¿Qué temperatura debe alcanzar, tal que apenas
se deslice por la barra?
b) ¿Qué pasara si? Tanto la barra como el anillo se calientan juntos, ¿Qué
temperatura debe alcanzar para que el anillo apenas se deslice sobre la
barra?
c) ¿Funcionaria este último proceso?. Explique. Pista: ver la tabla 20.2 del libro
de texto.
Solución: a) 437 ºC, b) 2.1x103 ºC, c) No. El latón se funde a 900 ºC Y el
Aluminio a 600 ºC.
Sol. (a)
∆ = ∆
Donde D es el diámetro del anillo de aluminio, αAl es el coeficiente de expansión
térmica del aluminio, y ∆T es el incremento de temperatura.
Despejando ∆T :
∆ =
∆

3. Di es el diámetro inicial del anillo de aluminio:
∆ =
(0,050 cm)
(24 10 /°C)(5.000 cm)
∆T = 417 °C
Por lo tanto, para que el anillo apenas se deslice por la barra, hay que calentar el anillo
de aluminio a….
Tf =Ti +∆T
= 20 °C + 417 °C
TF = 437 °C
Sol. (b)
Se requiere que
=
Donde ’ representa el diámetro de la barra de latón y el diámetro del anillo de
aluminio.
= + ∝ ∆
Los índices y denotan los valores a 20 °C y a la temperatura final, respectivamente.
Similarmente:
= + ∝ ∆
De la condición = :
+ ∝ ∆ = + ∝ ∆
− = (∝ − ∝ ) ∆
∆ =
−
∝ − ∝
Sustituyendo:
∆ =
5.050 cm − 5.000 cm
(24 10 /°C)(5.000 cm) − (19 10 / °C)(5.050 cm)

4. ∆ = 2.1 10 °C
Así = + ∆ Pero << ∆
Por lo que
≈ ∆ = . °C
9. Un gas está confinado en un tanque a una presión de 11 atm y a una temperatura
de 25 °C. Si se sacan 2/3 del gas y la temperatura se eleva a 75 °C, ¿cuál es la
presión del gas restante en el tanque?
Solución:
Pi = 11.0 atm
Ti = 25.0 °C = 298.15 K
ni = n0
=?
Tf = 75 °C = 348.15 K
=
1
3
=
1
3
Aquí, es el número de moles inicial.
La ecuación de Estado es PV=nRT. En el proceso, V y R son constantes. Así que
= = constante
= = constante
Despejando la presión final:
=
1
3
(348.15 K)
(298.15 )(11.0 atm)
= 4.28 atm

5. 10.Un recipiente de 8.00 L contiene un gas a una temperatura de 20.0 °C y una
presión de 9.00 atm. (a) Determine el número de moles de gas en el recipiente.
(b) ¿cuántas moléculas hay en el recipiente?.
Sol. 2.99 mol; 1.80 x 1024 moléculas.
11.Un auditorio tiene dimensiones de 10.0 m x 20.0 m x 30.0 m. ¿Cuántas moléculas
de aire llenan el auditorio a 20.0 ° C y a una presión de 101 kPa (1 atm)?
Sol. 1.50 × 10 moléculas.
12.Encuentre el número de moles en un metro cubico de un gas ideal a 20 °C y
presión atmosférica. (b) Para aire, el número de Avogadro de moléculas tiene 28.9
g de masa. Calcule la masa de un metro cubico de aire. (c) Establezca como se
compara este resultado con la densidad tabulada del aire a 20° C.
Sol. (a) 41.6 mol, (b) 1.20 kg, (c) este valor está de acuerdo con la densidad tabulada.
13.Un popular refresco de cola contiene 6.50 g de dióxido de carbono disuelto en
1.00 L de bebida suave. Si el dióxido de carbono evaporándose es atrapado en
un cilindro a 1.00 atm y 20.0 °C, ¿ Qué volumen ocupa el gas?.
Sol. 3.55 L.