04. Una muchacha de 1,2 m2 de superficie (ahora las consideramos por metro cuadrado) lleva unos pantalones y una chaqueta de ridículos 3 cm de grosor (dándole sentido al refrán: "ande yo caliente, y ríase la gente"). Si su piel se halla a 34°C y puede perder sin peligro unos 85 W por conducción, ¿cuál es la menor temperatura exterior para la que su ropa resulta adecuada?
[Respuesta: -18,9ºC]
02. El vidrio de una ventana se encuentra a 10°C y su área es 1,2 m2. Si la temperatura del aire exterior es 0°C, ¿cuánta energía se pierde por convección en cada segundo? La constante de transmisión de calor por convección para este caso es 4 W/(m2 K).
[Respuesta: 48 W]
jueves, 22 de diciembre de 2011
miércoles, 21 de diciembre de 2011
Trasferencia de calor , ejercicio resuelto
1.- Una olla de hierro tiene un fondo de 6 mm de espesor y 0.075 m2 de área. En la olla hay agua que esta hirviendo a la presión atmosférica. Si pasan 3200 Kcal/h a la olla, ¿ cuál es la temperatura de la cara inferior del fondo?
Datos:
Para resolver partimos de q = K A (T2 - T1) / L
q = 3200 Kcal/h , el flujo de calor
L = 0.006 m , el espesor del hierro
A = 0.075 m2 , el área del fondo de la olla
Desarrollo:
T1= 100 ºC, Contestando a la pregunta ¿ a que temperatura hierve el agua a la presión atmosférica ?
K = 43.5 Kcal / h m2 (ºC/m), Conductividad térmica del hierro obtenida en Internet o en libros.
Ahora solo falta calcular T2, para ello despejaremos T2 de la igualdad del siguiente modo:
multiplicamos por L ambos miembros de la igualdad y simplificamos
q L = K A (T2 - T1) L / L luego q L = K A (T2 - T1)
dividimos por K A ambos miembros de la igualdad y simplificamos
q L / K A = K A ( T2 - T1 ) / K A luego q L / K A= T2 - T1
Sumamos T1 en ambos miembros de la igualdad y simplificamos
( q L / K A ) + T1 = T2 - T1 + T1 finalmente T2 = ( q L / K A ) + T1
Remplazando valores y calculando tenemos
T2 = (3200 * 0.006 / (43.5 * 0.075 )) + 100 = 105.89 ºC
T2 = 105.89 ºC
Datos:
Para resolver partimos de q = K A (T2 - T1) / L
q = 3200 Kcal/h , el flujo de calor
L = 0.006 m , el espesor del hierro
A = 0.075 m2 , el área del fondo de la olla
Desarrollo:
T1= 100 ºC, Contestando a la pregunta ¿ a que temperatura hierve el agua a la presión atmosférica ?
K = 43.5 Kcal / h m2 (ºC/m), Conductividad térmica del hierro obtenida en Internet o en libros.
Ahora solo falta calcular T2, para ello despejaremos T2 de la igualdad del siguiente modo:
multiplicamos por L ambos miembros de la igualdad y simplificamos
q L = K A (T2 - T1) L / L luego q L = K A (T2 - T1)
dividimos por K A ambos miembros de la igualdad y simplificamos
q L / K A = K A ( T2 - T1 ) / K A luego q L / K A= T2 - T1
Sumamos T1 en ambos miembros de la igualdad y simplificamos
( q L / K A ) + T1 = T2 - T1 + T1 finalmente T2 = ( q L / K A ) + T1
Remplazando valores y calculando tenemos
T2 = (3200 * 0.006 / (43.5 * 0.075 )) + 100 = 105.89 ºC
T2 = 105.89 ºC
ejercicos trasmisión de calor
1.- Un ambiente está separado de otro por una pared de corcho de 12 cm de espesor y 3,5 m² de superficie. ¿Qué cantidad de calor ha pasado de uno a otro ambiente en 3 horas y 20 minutos si en uno de ellos la temperatura es de 65 °C y en el otro es de 17 °C? (λ = 0,0001 cal/cm.°C.s).
Respuesta: 1680 kca
2.- El vidrio de una ventana se encuentra a 10°C y su área es 1,2 m2. Si la temperatura del aire exterior es 0°C, ¿cuánta energía se pierde por convección en cada segundo? La constante de transmisión de calor por convección para este caso es 4 W/(m2 K).
Respuesta: 48 W
Problema de transmisión de calor
1.- El muro de una cámara frigorífica de conservación de productos congelados
consta de:
□ Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0,8 kcal/h·m°C)
□ Ladrillo macizo de 1 pie (k = 0,6 kcal/ h·m°C) (1pie= 2.359,737216cm )
□ Corcho expandido (k = 0,05 kcal/ h·m°C)
□ Ladrillo hueco de 7 cm de espesor (k = 1,1 kcal/ h·m°C)
□ Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0,8 kcal/ h·m°C)
La temperatura del aire interior de la cámara es – 25°C y la del aire exterior 30°C.
Si las pérdidas de calor del muro de la cámara han de ser inferiores a 10 kcal/h·m2,
determinar:
A. El coeficiente global de transmisión de calor.
B. El espesor de aislamiento (corcho) que debe colocarse.
Los coeficientes de película exterior e interior son 20 y 12 kcal/h m2
ºC
respectivamente.
Resultados:
A- U=0.182 kcal /h·m²
B- Corcho Lc= 24.03 cm
consta de:
□ Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0,8 kcal/h·m°C)
□ Ladrillo macizo de 1 pie (k = 0,6 kcal/ h·m°C) (1pie= 2.359,737216cm )
□ Corcho expandido (k = 0,05 kcal/ h·m°C)
□ Ladrillo hueco de 7 cm de espesor (k = 1,1 kcal/ h·m°C)
□ Revoco de cemento de 2 cm de espesor (k = 0,8 kcal/ h·m°C)
La temperatura del aire interior de la cámara es – 25°C y la del aire exterior 30°C.
Si las pérdidas de calor del muro de la cámara han de ser inferiores a 10 kcal/h·m2,
determinar:
A. El coeficiente global de transmisión de calor.
B. El espesor de aislamiento (corcho) que debe colocarse.
Los coeficientes de película exterior e interior son 20 y 12 kcal/h m2
ºC
respectivamente.
Resultados:
A- U=0.182 kcal /h·m²
B- Corcho Lc= 24.03 cm
transferencia de calor
He encontrado una pagina que nos puede resultar util sobre el nuevo tema
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap08_transferencia_de_calor.php
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/termodinamica/ap08_transferencia_de_calor.php
jueves, 24 de noviembre de 2011
Clase del jueves
El próximo jueves Ainhoa os dará clase de termodinámica y haréis los ejercicios que os pondré en el blog la semana que viene
jueves, 17 de noviembre de 2011
ejercicios de dilatación
A.- Dilatación de Sólidos y Líquidos
1. Una barra de cobre mide 8 m a 15 ºC. Hallar la variación que experimenta su longitud al calentarla hasta 35 ºC. El coeficiente de dilatación térmica del cobre vale 17 x 10-6 ºC-1
Sol. 0,00272 cm
2. Un eje de acero tiene un diámetro de 10 cm a 30 ºC. Calcular la temperatura que deberá existir para que encaje perfectamente en un agujero de 9,997 cm de diámetro. El coeficiente de dilatación lineal del acero vale 11 x 10-6 ºC-1
Sol. 2,727 º C
3. Un bulbo de vidrio está lleno con 50 cm3 de mercurio a 18 ºC. Calcular el volumen (medido a 38 ºC) que sale del bulbo si se eleva su temperatura hasta 38 ºC. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio es 9 x 10-6 ºC-1, y el correspondiente coeficiente cúbico del mercurio vale 18 x 10-5 ºC-1
Sol. 0.153 cm3
4. La densidad del mercurio a 0 ºC es 13,6 g/cm3, y el coeficiente de dilatación cúbica, 1,82 x 10-4 ºC-1. Hállese la densidad del mercurio a 50 ºC
Sol. 13,477 g/cm3
5. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio vale 9 x 10-4 ºC. ¿Qué capacidad tendrá un frasco de vidrio a 25 ºC, si su valor a 15 ºC es de 50 cm3?
Sol. 51,35 cm3
6. Una vasija de vidrio esta llena de justamente con 1 l de terpentina a 50 ºF. Hallar el volumen de líquido que se derrama si se calienta hasta 86 ºF. El coeficiente de dilatación lineal del vidrio vale 9 x 10-6 ºC y el de dilatación cúbica de terpentina es 97 x 10-5 ºC-1
Sol. 33.948 cm3
7. ¿A qué temperatura las lecturas de dos termómetros, uno de ellos graduados en escala centígrada y el otro en Fahrenheit, indican la misma lectura?
Sol. 40 ºF
8. Una acera de concreto se vacía un día en que la temperatura es 20 ºC de modo tal que los extremos no tienen posibilidad de moverse. A) ¿Cuál es el esfuerzo en el cemento en un día caluroso a 50 ºC?, B) ¿Se fractura el concreto?. Considere el módulo de Young para el concreto igual a 7 x 109 N/m2 y la resistencia a la tensión como 2 x 109 N/m2. Coeficiente de expansión lineal del concreto 12 x 10-6 ºC-1
Sol. =2,52 x 10-6 N/m2; No sufre rotura
9. A 20 ºC, un anillo de aluminio tiene un diámetro interior de 5 cm, y una barra de latón tiene un diámetro de 5,050 cm. A) ¿Hasta que temperatura debe calentarse el anillo de modo que se deslice apenas sobre la barra?, B) ¿A qué temperatura deben calentarse ambos de manera que el anillo apenas se deslice sobre la barra?, C) ¿El último proceso funcionará?. Coeficiente de expansión lineal del aluminio 24 x 10-6 ºC-1; Coeficiente de expansión lineal del latón 19 x 10-6 ºC-1
Sol. 436,7 ºC; 2.099 ºC; los materiales se vaporizarían
10. El elemento activo de cierto láser esta hecho de una barra de vidrio de 30 cm de largo por 1,5 cm de diámetro. Si la temperatura de la barra aumenta en 65 ºC, encuentre el aumento en a) longitud, b) su diámetro, c) su volumen. Coeficiente de dilatación lineal del vidrio 9 x 10-4 ºC-1
Sol. L = 1,755 cm; D = 0,08775 cm; V = 9,304 cm3
11. El puente de New River George en Virginia Occidental es un arco de acero de 518 m de largo. ¿Cuánto cambia esta longitud entre temperaturas extremas de – 20 ºC a 50 ºC?
Sol. 0,39886 m
12. Un alambre telefónico de cobre está amarrado, un poco pandeado, entre dos postes que están a 35 m de distancia. Durante un día de verano con Tc = 35 ºC, ¿qué longitud es más largo el alambre que en un día de invierno con Tc = -20 ºC?
Sol. 3,27 cm
13. Una viga estructural mide 15 m de largo cuando se monta a 20 ºC. ¿Cuánto cambia esta longitud en las temperaturas extremas de –30 ºC a 50 ºC?
Sol. 1,32 cm
14. El coeficiente promedio de expansión volumétrico del tetracloruro de carbono es 5.81 x 10-4 ºC-1. Si un recipiente de acero de 50 galones se llena completamente con tetracloruro de carbono cuando la temperatura es de 10 ºC, ¿cuánto se derramará cuando la temperatura ascienda a 30 ºC?
Sol. 0,548 gal
15. Una barra de acero de 4 cm de diámetro se calienta de modo que su temperatura aumenta en 70 ºC, y después se fija entre dos soportes rígidos. Se deja que la barra se enfríe hasta su temperatura original. Suponiendo que el módulo de Young para el acero es 20,6 x 1010 N/m2 y que su coeficiente promedio de expansión lineal es 11 x 10-6 ºC-1, calcule la tensión en la barra.
Sol. 217 KN
16. Las secciones de concreto de cierta autopista para tener una longitud de 25 m. Las secciones se vacían y fraguan a 10 ºC. ¿Qué espaciamiento mínimo debe dejar el ingeniero entre las secciones para eliminar el pandeo si el concreto va alcanzar una temperatura de 50 ºC?
Sol. 1,20 cm
17. Un cilindro hueco de aluminio de 20 cm de fondo tiene una capacidad interna de 2000 L a 20 ºC. Está lleno completamente con trementina, y luego se calienta hasta 80 ºC. a) ¿Qué cantidad de trementina se derrama? b) Si ésta se enfría después hasta 20 ºC, ¿a qué distancia debajo de la superficie del borde del cilindro estará la superficie de la trementina?
Sol. 99,4 cm3, 0,943 cm
18. Una barra de cobre y una barra de acero se calientan. A 0 ºC la barra de cobre tiene una longitud de Lc y la del acero una longitud de La. Cuando las barras se calientan o se enfrían, se mantiene una diferencia de 5 cm entre sus longitudes. Determine los valores de Lc y La
Sol. La = 14,17 cm; Lc = 9,17 cm
viernes, 11 de noviembre de 2011
Ejercicio de Dilatación
Para el próximo día de clase tenéis que llevar estudiado el ejercicio 2 de dilatación. Lo resolveremos en clase entre todos. Os iré sacando y valoraré la particicipación.
domingo, 23 de octubre de 2011
Calor especifico en cal/gr ºC
Hola a todos, he encontrado este PDF en la que aparece el calor específico de algunos elementos. Esta en inglés, pero es fácil de entender. Usa las unidades que nosotros utilizamos. Espero que sea útil.
http://www.district87.org/staff/lawrencea/HonorsChem/Unit8hc/SpecificHeatTable.pdf
http://www.district87.org/staff/lawrencea/HonorsChem/Unit8hc/SpecificHeatTable.pdf
Cambios de unidades
http://www.matweb.com/tools/unitconverter.aspx
Yo he encontrado ahí una pagina para cambios de unidades, está en ingles pero se entiende
Ayúda para los ejercicios
He encontrado esta tabla con el calor específico de cada elemento químico.
http://herramientas.educa.madrid.org/tabla/properiodicas/calorespecifico.html
Y esta tabla con el calor específico de ciertos materiales (vidrio, alcohol, hielo, etc.)
http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/fis/calorespec.pdf
Las unidades de las dos tablas están en J/(kg.K).
http://herramientas.educa.madrid.org/tabla/properiodicas/calorespecifico.html
Y esta tabla con el calor específico de ciertos materiales (vidrio, alcohol, hielo, etc.)
http://www.vaxasoftware.com/doc_edu/fis/calorespec.pdf
Las unidades de las dos tablas están en J/(kg.K).
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