calor

Física 2

Julio 2012

Segundo parcial - Física 2 – primer semestre
2 de julio de 2012
Justique y explique claramente su trabajo. Indique las unidades de las magnitudes en los resultadosintermedios y finales. Identifique con su nombre y cédula, y revise su trabajo antes de entregar.
El parcial dura 4 horas y tiene asignado un total de 60 puntos.

Ejercicio 1 (20 pts)
En un apartamentose utiliza una estufa eléctrica para calefaccionar. La misma consta de una resistencia
para calentar por efecto Joule. El ambiente interior se mantiene a 21 ºC constante mientras la
temperaturaambiente exterior es T0 = 9 ºC. El apartamento pierde calor solo por las paredes exteriores
(los apartamentos de los costados, arriba y abajo también están calefaccionados a 21 ºC). El largo de la
paredexterior es de 30 m, y la altura del apartamento es de 2,5 m. Dicha pared exterior consta de 5 m 2
de ventanas de vidrio de espesor 0,5 cm y conductividad térmica 1,0 W/(mK), y los 70 m 2 restanteses
pared de ladrillos de espesor de 20 cm y conductividad térmica de 0,7 W/(mK). El coeficiente de
convección térmica exterior es de 20 W/(m2K).
a) Dibuje el circuito térmico que modela estasituación y calcule la resistencia térmica equivalente
total. (Observe que la temperatura exterior del vidrio es diferente a la temperatura exterior de la
pared de ladrillo)
b) Calcule el consumo porunidad de tiempo de la estufa eléctrica para que el apartamento se
mantenga a temperatura constante.
c) Calcule la variación de entropía por unidad de tiempo del apartamento (excluyendo a la estufa).Se cambian las ventanas por ventanas de doble vidrio con cámara de aire, y el apartamento pierde
2700 W al exterior. Para ahorrar más, quieren comprar un aire acondicionado. Les ofrecen uno cuyocoeficiente de performance (COP) como bomba de calor es del 20% del COP de uno de carnot.
d) ¿Cuál es el COP de una bomba de calor de carnot para esta situación?
e) ¿Cuál es el consumo por unidad de...