Ondas y Calor ⋆ Ayudantía 3
Profesor: Felipe Pinto
Ayudante:
Dilatación térmica y Gas ideal
Problema 1
Cierto telescopio forma una imagen de parte de un cúmulo de estrellas en un chip detector de carga
acoplada de silicio cuadrado de 2 cm por lado. Cuando se enciende, en el chip se enfoca un campo estelar
y su temperatura es de 20o C. El campo estelar contiene 5342 estrellas dispersas de manera uniforme.
Para hacer al detector más sensible, se enfría a -100o C. ¿En tal caso cuántas imágenes de estrellas
encajan en el chip? El coeficiente de expansión lineal promedio del silicio es 4.68×10−6 (o C)−1 .
Problema 2
Se cierra un cilindro mediante un pistón conectado a un resorte con constante de 2×103 N/m. Con el
resorte relajado, el cilindro está lleno con 5 L de gas a una presión de 1 atm y una temperatura de 20°C.
a) Si el pistón tiene un área de sección transversal de 0.01 m2 y masa despreciable, ¿a qué altura
subirá cuando la temperatura se eleve a 250o C?
b) ¿Cuál es la presión del gas a 250 o C?
Figura 1: Caption
Problema 3
Un cilindro hueco de aluminio de 20 cm de profundidad tiene una capacidad interna de 2 L a 20o C. Se
llena por completo con trementina y luego se calienta a fuego lento a 80o C.
a) ¿Cuánta trementina se desborda?
b) Si después el cilindro se enfría otra vez a 20o C, ¿A qué distancia del borde del cilindro retrocede
la superficie de la trementina?