Apuntes / Ejercicio resuelto

Cuelgo aqui unos apuntes que he encontrado. Están muy bien explicados y al final tiene un ejercicio resuelto. Me ha parecido un ejercicio muy interesante.

A ver si os animais a hacerlo.

Ejercicios de transmisión de calor

1.- Si una estufa colocada en el interior de un ambiente produce 800 kcal/min, calcular el espesor que debe darse a una pared de 250 m ², cuyo coeficiente de conductividad es 0,02 cal/cm.°C.s, para que se mantenga una diferencia de temperatura de 15 °C con el exterior.

Respuesta: 56,25cm


2.- ¿Qué cantidad de calor pasará en 15 minutos a través de una lámina de cobre de 30 cm ² de superficie y 5 cm de espesor, si la diferencia de temperatura entre ambas caras es de 50 °C?.

Respuesta: 248 Kcal

PROBLEMAS DE TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN Y CONVECCIÓN

1.- Una casa tiene una pared compuesta de madera, aislante de fibra y
tablero de yeso, como se indica en el esquema. En un día frío de invierno los coeficientes
de transferencia de calor por convección son hext= 60 W/m2·K y hint= 30 W/m2·K. El área total de la superficie es de 350 m2.
Datos: Tablero de yeso: k (a 300 K) = 0,17 W/m·K.
Propiedades termofísicas de la fibra de vidrio:
T (K)   ρ (kg/m3)   k (W/m·K)
300          16            0,046
300          28            0,038
300          40            0,035


a) Determine una expresión simbólica para la resistencia térmica total de la pared
incluyendo los efectos de convección.
b) Determine la pérdida de calor total de la pared.
c) Si el viento soplara de manera violenta elevando hext a 300 W/m2·K, ¿cuál sería el
porcentaje de aumento relativo de la pérdida de calor?
d) ¿Qué resistencia térmica influye en mayor medida sobre la pérdida de calor a través de
la pared?
Solución: b) 4.214 W; c) 0,45 %; d) La de la fibra de vidrio, que es el aislante y tiene la k
menor.

2.- En un tubo de pared delgada de 20 mm de diámetro circula un fluido caliente a una temperatura media de 45 ºC. El tubo se monta horizontalmente en aire en reposo a 15 ºC. Se enrolla una cinta delgada de calentamiento eléctrico sobre la superficie externa del tubo para evitar pérdidas de calor del fluido caliente al aire ambiente y mantener su temperatura constante.
a) Ignorando las pérdidas de calor por radiación, calcule el flujo de calor  qe′′ que se debe suministrar mediante la cinta eléctrica.
b) Calcule el flujo de calor teniendo en cuenta la radiación. La emisividad de la cinta es
0,95 y los alrededores también están a 15 ºC.
c) Calcule el flujo de calor si se añade una capa de aislante (k = 0,050 W/m·K) de espesor
20 mm y emisividad 0,60. ¿Cuál será la temperatura superficial del aislante?
Solución: a)  qe′′ = 208 W/m2; b)  qe′′ = 388 W/m2; c)  qe′′ = 113,65 W/m2; Taisl = 20 ºC.

Problemas de transmisión de calor

En este link aparecen diferentes problemas de transmisión de calor, espero que nos sirvan:

http://www.ucm.es/info/fisatom/docencia/Masterfisica/Termica/Cuestionarios/Termica%20Cuestionario%202.pdf

El alambre eléctrico

Un alambre eléctrico de 3 mm. de diámetro y 5 m. de largo está firmemente envuelto con una cubierta gruesa de plástico de 2 mm. de espesor, cuya conductividad térmica es k = 0,15 [W/m – ºC]. Las mediciones eléctricas indican que por el alambre pasa una corriente de 10 A y se tiene una caída de voltaje de 8 V a lo largo de éste. Si el alambre aislado se expone a un medio que está a T_inf = 30 ºC, con un coeficiente de transferencia de calor de h = 12 [W/m²-ºK], determine la temperatura en la interfase del alambre y la cubierta de plástico en operación estacionaria.

Resultados:

• Temperatura en la interfase: 105,2ºC

El parabrisas de un automovil

El parabrisas de un automóvil se desempaña mediante el paso de aire caliente a Ti = 40 ºC sobre su superficie interna. El coeficiente de convección en esta superficie es hi = 30 [W/m2 - ºK]. La temperatura del aire exterior es Tinf = -10 ºC y el coeficiente de convección es hc = 65 [W/m2 - ºK].

1. Calcular las temperaturas de las superficies interna y externa del parabrisas de vidrio que tiene 4 [mm] de espesor. (kvidrio(a 300 ºK) = 1,4 [W/m - ºK]).

Resultados:

• Superficie interna: 7,7 ºC
• Superficie externa: 4,9 ºC

Conduccíon, convección y radiación

En este link aparece la teoría con todas las fórmulas de conduccíon, convección y radiación que hemos visto y de cada apartado aparece un ejemplo resuelto. sin embargo al final del todo hay ejercicios sin resolver de los cuales algunos no podemos hacer porque dependen de ciertas leyes (que también están explicadas en la teoría) pero que otros son simplemente lo que hemos dado.

http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap14.pdf

Conducción, convección y radiación

En este link aparecen 4 partes de las cuales hemos visto en clase las primeras 2 (y supongo que veremos las otras más adelante). Concretamente la segunda parte viene con ejercicios resueltos de conducción, convección y radiación además de teoría que está muy bien explicada.


http://www.resueltoscbc.com.ar/index.php?cat=teobiofisica&unidad=3

Conducción, convección y radiación

Aupa Mutillak,

Hau inglesez dago baina oso ondo esplikatuta dago. Norbaitek arazoren bat badauka esan.

Esto está en inglés pero explica muy bien que es cada uno. Si alguien tiene
algún problema decírmelo.


http://www.wisc-online.com/Objects/ViewObject.aspx?ID=SCE304

http://www.wisc-online.com/Objects/ViewObject.aspx?ID=ELE706

Ejercicio de Conducción simple y de 2 materiales

http://i578.photobucket.com/albums/ss223/darutan/EjerciciosdeConduccin.jpg

He sacado los ejercicios del libro Física Universitaria de Sears Zemansky.

Problemas de transmision de calor

 Es un pdf que hay ejercicios de transmision de calor y debajo estan resueltos


http://www.esi2.us.es/~jfc/Descargas/TC/Problemas_propuestos_y_resueltos_TC.pdf