17.10 Una forma común de abrir una tapa apretada en un frasco de vidrio es colocarla bajo agua caliente. La expansión térmica de la tapa metálica es mayor que la del frasco de vi�drio; de esta manera, el espacio entre los dos se expande y es más fácil abrir el frasco. ¿Servirá esto para la tapa metálica de un recipiente del mismo tipo de metal?
17.11 ¿Sería posible tener una escala de temperaturas de tal ma�nera que cuanto más caliente estuviese el objeto o sistema, tanto menor (menos positivo o más negativo) fuese su temperatura?
17.12 La corona solar tiene una temperatura de unos 1 · 106 K. Sin embargo, una nave espacial volando en la corona no se quemaría. ¿Por qué sucede esto?
17.13 Explique por qué podría ser difícil soldar aluminio al acero o soldar dos distintos metales cualesquiera uno con el otro.
17.14 Dos objetos sólidos están hechos de diferentes metales. Sus volúmenes y coeficientes de expansión volumétrica son V1 y V2 y 1 y 2, respectivamente. Se observa que durante un cambio de temperatura T, el volumen de cada objeto cam�bia en la misma cantidad. Si V1 = 2V2 ¿cuál es la razón de los coeficientes de expansión volumétrica?
17.15 Algunos libros de texto usan la unidad K–1 en lugar de °C–1 para los valores del coeficiente de expansión lineal; vea la tabla 17.2. ¿Cómo diferirían los valores numéricos de los coeficientes si se expresaran en K–1?
17.16 Usted se encuentra afuera en un día caluroso, con la temperatura del aire en To. Su bebida deportiva se encuentra a una temperatura Td en una botella de plástico sellada. Quedan unos cuantos cubos de hielo en su bebida deportiva, los cuales están a Ti , pero se están derritiendo rápidamente. a) Escriba una desigualdad que describa la relación entre es�tas tres temperaturas. b) Dé valores razonables para las tres temperaturas en grados Celsius.
17.17 La escala de temperatura Rankine es una escala de tem�peratura absoluta que usa los grados Fahrenheit, esto es, las temperaturas se miden en grados Fahrenheit, comenzando con el cero absoluto. Encuentre las relaciones entre los valores de temperatura en la escala Rankine y aquéllos en las escalas Fahrenheit, Kelvin y Celsius.
17.18 La ley cero de la termodinámica forma la base para la definición de la temperatura con respecto a la energía térmica. Pero el concepto de temperatura se usa en otras áreas de la física. En un sistema con niveles de energía, tales como los electrones en un átomo o los protones en un campo magnéti�co, la población de un nivel con energía E es proporcional al factor e – / E k T, B donde T es la temperatura absoluta del sistema y kB = 1.381 · 10–23 J/K es la constante de Boltzmann. En siste�mas con dos niveles, con los niveles de energía que difieren en E, la razón de las poblaciones de niveles de alta energía a baja energía es p p e E k T alta baja / = B – / . ∆ Semejantes sistemas tienen una temperatura infinita o incluso una temperatura absoluta nega�tiva. Explique el significado de tales temperaturas.
17.19 Suponga que una tira bimetálica se construye de dos tiras de metales con coeficientes de expansión lineal 1 y 2, donde 1 > 2. a) Si la temperatura de la tira bimetálica se reduce en T, ¿para qué lado se doblará la tira (en la dirección hecha del metal 1 o en la dirección hecha del metal 2)? Explique breve�mente. b) Si la temperatura se incrementa en T, ¿para qué lado se doblará la tira?
17.20 Para el almacenamiento de alimentos, ¿cuál es la venta�ja de colocar una tapa metálica en un frasco de vidrio? (Pista: ¿Por qué ayuda a usted dejar correr el agua caliente por la tapa metálica durante un minuto para abrir dicho frasco?
17.21 Un cilindro sólido y un cascarón cilíndrico, de radio y longitud idénticos y del mismo material, experimentan el mismo incremento de temperatura T. ¿Cuál de los dos se expandirá para tener un radio exterior mayor?