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Comisión 110 – R. Abalone, A. M. Lopergolo y N. Pellegri

Física II (Termodinámica) – Año 2015 Práctica de TRANSFERENCIA DE CALOR 1. Una gran fuente de pérdida de calor en una casa la constituyen las ventanas. Calcule el flujo de calor (W) a través de una ventana de vidrio de 2.0 m x 1.5 m de área y 3.2 mm de grosor, si las temperaturas en las superficies interior y exterior son 15.0 y 14.0°C, respectivamente

2. Un ventanal de vidrio tiene un área de 3.00 m2 y un grosor de 0.600 cm. La diferencia de temperatura entre sus caras es de 25.0°C, ¿cuál es la rapidez de transferencia de energía por conducción a través de la ventana? 3. Una ventana térmica, con área de 6.00 m2, se construye de dos capas de vidrio, cada una de 4.00 mm de grosor, separadas una de otra por un espacio de aire de 5.00 mm. Si la superficie interior está a 20.0°C y la exterior a -30.0°C, ¿cuál es la rapidez de transferencia de energía por conducción a través de la ventana? 4. Un carpintero construye una pared. Hacia el exterior coloca una lámina de madera (k = 0.08 W/mK) de 2 cm de espesor y hacia el interior una capa de espuma aislante (k = 0.01 W/mK) de 3,5 cm de espesor. La temperatura de la superficie interior es de 19º C, y la exterior es –10º C. Calcular: a) la temperatura en la unión entre la madera y la espuma, b) la razón de flujo de calor por m 2 a través de esta pared. R: a) -15.3º C, b) -53.2 W/m2 5. Una barra de hierro de 60 cm de longitud y área transversal de 2 cm2 , tiene un extremo a 80º C y el otro a 20º C. Calcular: a) el gradiente de temperatura, b) la rapidez de transferencia de calor, c) su temperatura a 20 cm del extremo caliente. R: a) -100 ºC/m, b) 1.6x10-4 W, c) 60º C. 6. A cierta familia le agrada tener la casa a 23° C durante el invierno, cuando afuera hay 0° C. ¿Qué temperatura interna deberían elegir si quisieran bajar sus gastos en combustibles en 10%? Explique claramente las hipótesis que hizo. R: 20.7º C 7. Calcule la razón de transferencia de calor por convección entre un techo normal con un área de 20m x 20m y el aire ambiente, si la temperatura superficial del techo es de 27C , la del aire es -3C y el coeficiente promedio de transferencia de calor por convección de 10W/m2C

8. Una pared de ladrillo de 0.1 metros de espesor y k = 0.7 W/mK, está expuesta a un viento frío de 270K, con un coeficiente de película de 40 W/m2K. El lado opuesto de la pared está en contacto con el aire en calma a 330K, y coeficiente de película de 10 W/m2K. Calcular el calor transmitido por unidad de área y unidad de tiempo 9. Enfriamiento por radiación. Un atleta se sienta sin ropa en un vestidor cuyas paredes oscuras están a una temperatura de 15°C. Estime su tasa de pérdida de calor por radiación, suponiendo que la temperatura de la piel del atleta es de 34°C y que = 0.70. Considere que el área superficial del cuerpo que no está en contacto con la silla es de 1.5 m2. 10. El filamento de tungsteno de cierto foco de 100 W radia 2.00 W de luz. (Los otros 98 W se dispersan mediante convección y conducción.) El filamento tiene un área superficial de 0.250 mm2 y una emisividad de 0.950. Encuentre la temperatura del filamento. (El punto de fusión del tungsteno es 3 638 K.) 11. Una plancha de acero de espesor L con una conductividad térmica K es sometida a un flujo de calor uniforme y constante q0 (W/m²) en la superficie límite a X=0. En la otra superficie límite X=L, el calor es disipado por convección hacia un fluido con temperatura T∞ y con un coeficiente de transferencia de calor h. Calcular las temperaturas superficiales T1 y T2 para: L = 2cm; k = 20 W/mC; q0= 105 W/m2; T∞ = 50ºC; h=500 W/m2 C 12. Encontrar el área superficial del filamento de tungsteno de una lámpara de 100 W. La emisividad es = 0,25 y la temperatura T = 200 K, = 4,96 10-8 kcal /h m K-4. (860kcal 1kWh )