Termodinamica

TALLER 1 TERMODINÁMICA
Betsabe Alvarez Vergara
COD: 1013640877
ESCALAS DE TEMPERATURA
1. Convierta las siguientes temperaturas récord a la escala Kelvin:

(a) La temperatura más baja registrada en los 48 estados contiguos de EE.UU. (-70,0ºF en Roger Pass, Montana, el 20 de enero de 1954)
Rpt:

C=59F-32
C=59-70-32
C=59-102=-56.66
K=c+273,15
K=-56.66+273,15
=216.49ºK

(b)La temperatura más alta en Australia (127,0ºF en Cloncurry, Queensland, el 16 de enero de 1889)
Rpt:
C=59F-32
C=59127-32=52.78
K=c+273,15
K=52.78+273,15
= 325,928ºK

(c) La temperatura más baja registrada en el hemisferio norte (-90,0ºF en Verkhoyansk, Siberia, en 1892).

Rpt:
C=59F-32
C=59-90.0-32=-67.7
K=c+273,15
K=-67.7+273,15
=205.45K

2. El punto de ebullición normaldel helio es 2,2°K; una temperatura ambiente confortable es 295°K; la superficie del Sol esta a una temperatura en torno a los 6.000 °K; el interior de una estrella esta a una temperatura de alrededor de diez millones de °K. Expresar estas temperaturas en:

A) Helio
B) temperatura ambiente
C) sol
D) estrella

Escala Celsius. c=K-273,15
A: c=2,2-273,15=-270,95ºC
B:c=295-273,15=21,85ºC
C: c=6000-273,15=5726,85
D: c=10000000-273,15=9999726,85ºC

Escala Fahrenheit.F=95C+32
A: .F=95-270,95+32=519,71ºF
B: F=9521,85+32=71,33ºF
C: F=955726,85+32=10340,33ºF
D: F=959999726,85+32=17999540,33ºF

Escala Rankine.R=95K
A: R=952,2=3.96ºR
B: R=95295=531ºR
C: R=956000=10800ºR
D: R=9510000000=18000000
TRANSMISIÓN DE CALOR
3.Una cabaña está hecha de cuatro paredes de madera de 5 cm de grosor, cada una de las cuales tiene 4,8 m de largo y 2,5 m de alto. Cada uno de las cuatro paredes tiene una ventana de 1m de ancho por 1 m de largo, de un vidrio de 3 mm de espesor. El techo es plano, del mismo tipo de madera que las paredes. El piso es una loza de cemento de 10 cm de espesor. (a) Si el exterior se halla a 0°C y elinterior de la pieza está a 20°C, ¿cuánto calor se pierde por segundo desde la pieza debido a conducción?

A vebtana=1m*1m=1m2*4=4m2
A paredes =4,8m*2,5m=12m2*5=60m2-4m2=56m2
A piso =4,8m*4,8m=23,04m2
ε paredes =5cm×1m100cm=0.5m
ε ventanas =3mm×1cm10cm×1m100cm=0,003m
ε piso =10cm×1m100cm=0.1m
Q=-kA∆T∆X
MaderaQ=-0,004 cal/m.s.ºC (56m2)20ºC-0ºC0.05m= -8,96cal/s
Vidrio

Q=-0,239 cal/m.s.ºC 4m220ºC-0ºC0.003m= -6373,3cal/s

Piso
Q=-0,17 cal/m.s.ºC 23,04m220ºC-0ºC0,1m= -783,36cal/s

Q=-6,4 cal/s-6373,3 cal/s-783,3 cal/s=-7163,06 cal/s

4. 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 temperaturade la cara inferior del fondo?
Rtp:
Q=3200 Kcal/h
A=0,075 m2
P=1 atm
T1=100ºC
ΔX=6mm
T2=?
6mm×1cm10mm×1m100cm =0,006m
Kacero=62.28Kcal/m.h.ºC
Q=-kAT2 -T1∆X
T2=∆X*QKA+T1
T2=0.006m*3200 Kcal/h62.28Kcal/m.h.ºC* 0,075m2 +100ºC
T2=104,11ºC

5. La potencia de radiación de un cuerpo negro es de 34 kW. Hallar la temperatura de este cuerpo si el área de su superficie es de 0,6m2.34kw×1w1000kw=0,043w

Q= VTs4

Ts =4QVA
Ts =40,034w5,67×10-8wm2K4(0,6m2)
Ts =40.0099×10-8 k4

Ts=0,315˟10-2 K

6. Un serpentín para aire acondicionado está hecho de tubo de cobre cuyas paredes tienen 1.5 mm de espesor. La temperatura de ebullición del refrigerante interior es de 1ºC. La temperatura exterior, por efectos del aire que pasa, llega a 1.275ºC. Si el serpentín tiene unacapacidad de 30000 Kcal/h, ¿ cual debe ser su superficie efectiva aproximada ?.

ΔX=1,5mm
T1=1ºC
T2=1,275ºC
Q=30000Kcal/h
A?
h = 313,92 Kcal/m2.h.ºC

Q=h*ATs-Tf

A=Qh(Ts-Tf)

A=30000Kcal/h313,92Kcal/m2 .h.ºC(1ºC-1,275ºC)

A=347,5m2

7. Cuál es la potencia radiada por un alambre de nicromel de 1,0 m de longitud que tiene un diámetro de 0,15 cm a una temperatura de 727° C si...