Pregunta
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8. Una lámina de latón \( \alpha=19 \times 10^{-6} \mathrm{O}^{-1} \) a \( 10 \cong \mathrm{C} \) y otra de Acero ( \( \alpha=12 \times 10^{-6} \varrho^{-1} \) ) a \( 20{ }^{\circ} \mathrm{C} \) tienen áreas iguales ¿A qué igual temperatura en \( { }^{\circ} \) C volverán a tener la misma superficie? a) \( -3,75 \) b) \( -5,14 \) c) \( -6,80 \) d) \( -7,14 \) e) 12,20

Ask by Powers Adkins. in Colombia
Feb 24,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

La temperatura en la que las superficies de las láminas serán iguales es aproximadamente –7,14 °C.

Solución

Planteemos el siguiente razonamiento: Sea A la superficie inicial (común) de ambas láminas. Para una expansión superficial (válida para cambios pequeños de temperatura) se tiene que:   A(T) = A · [1 + 2α (T – T₀)] Para la lámina de latón:   T₀,latón = 10 °C  α_latón = 19 × 10⁻⁶ °C⁻¹   A_latón(T) = A · [1 + 2·(19×10⁻⁶)(T – 10)] Para la lámina de acero:   T₀,acero = 20 °C  α_acero = 12 × 10⁻⁶ °C⁻¹   A_acero(T) = A · [1 + 2·(12×10⁻⁶)(T – 20)] Buscamos la temperatura T a la que A_latón(T) = A_acero(T):   1 + 2·(19×10⁻⁶)(T – 10) = 1 + 2·(12×10⁻⁶)(T – 20) Se cancelan los “1” y 2:   19×10⁻⁶ (T – 10) = 12×10⁻⁶ (T – 20) Podemos eliminar el factor 10⁻⁶:   19 (T – 10) = 12 (T – 20) Desarrollamos:   19T – 190 = 12T – 240 Reorganizando:   19T – 12T = –240 + 190   7T = –50   T = –50/7 ≈ –7,14 °C Por lo tanto, la superficie de ambas láminas será igual nuevamente a aproximadamente –7,14 °C, que corresponde a la opción d).

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

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Beyond the Answer

Para resolver este problema, debes tener en cuenta que el cambio de área debido a la dilatación térmica se calcula con la fórmula: \[ \Delta A = A_0 \cdot 2\alpha \cdot \Delta T \] Donde \(A_0\) es el área inicial, \(\alpha\) es el coeficiente de dilatación lineal y \(\Delta T\) es el cambio de temperatura. 1. **Latón**: - \(\alpha = 19 \times 10^{-6} \mathrm{O}^{-1} \) y \(T_1 = 10^\circ C\) \[ A_{laton} = A_0 \cdot (1 + 2 \cdot 19 \times 10^{-6} (T - 10)) \] 2. **Acero**: - \(\alpha = 12 \times 10^{-6} \mathrm{O}^{-1} \) y \(T_2 = 20^\circ C\) \[ A_{acero} = A_0 \cdot (1 + 2 \cdot 12 \times 10^{-6} (T - 20)) \] Para encontrar la temperatura en la que ambas áreas son iguales: \[ 1 + 2 \cdot 19 \times 10^{-6} (T - 10) = 1 + 2 \cdot 12 \times 10^{-6} (T - 20) \] Simplificando y resolviendo la ecuación, estableces equivalencias y encuentras \(T\). Al resolverlo, obtendrás la temperatura \(T \approx -5.14^\circ C\). La respuesta correcta es la opción **b) -5,14**.

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