Ejercicios De Flujo De Calor

3. ¿Qué potencia será radiada por una superficie esférica de plata de 10 cm de diámetro si su temperatura es de 527oC? La emisividad de la superficie es de 0.04 y 
Datos:
D=10cm=>0.1m; T=527oC =>800.15K; e=0.04;

Incógnita o pregunta:
,  ^

Ecuación
,  ^ 

Desarrollo

Respuesta:
La potencia que será radiada es de 29.0 J aproximadamente.

4. Un enfriador de espuma deestireno tiene un área de 0.50 m2 y un espesor medio de 2.0 cm. ¿Cuánto tiempo tardarán 1.5 kg de hielo en fundirse en el enfriador si la temperatura exterior es de 30oC? Considere kestireno=0.030W/moC
Datos:
A=0.50 m2; L=2.0cm=0.02m; m=1.5 kg; T1=30oC; kestireno=0.030W/moC

Incógnita o pregunta:
K ^ t
Ecuación
; 

Desarrollo

Respuesta:
El tiempo que se tarda el hielo en fundirse es de 5. Un paciente que espera consultar a su medico se le pide que se quite todas sus ropas en una habitación que está a 16oC. Calcule el grado de perdida de calor por irradiación del paciente, dado que la temperatura de su piel es de 34oC y el área de su superficie es de 1.6 m2. Considere e=0.80
Datos:
T1=16oC=16 oC+273=289K; T2=34oC=34oC+273=307K; σ=5.67x10-8W/(m2*K4); e=0.80, A=1.6m2Incógnita o pregunta:
Pneta

Ecuación

Desarrollo

Respuesta:
El grado de calor que se pierde por irradiación es de 38.4W

6. Una habitación con techo de pino que mide 3.0mx5.0mx2.0cm de espesor tiene arriba una capa de lana de vidrio como aislante con un espesor de 6.0 cm. En un día frío, la temperatura dentro de la habitación, a la altura del techo, es de 20oC, y la temperatura en eldesván arriba de la capa aislante es de 8oC. Suponiendo que las temperaturas se mantienen constantes con un flujo de calor. ¿Cuánta energía ahorra la capa aislante en 1 hora? Suponga que solo hay pérdidas por conducción. Considere kmaderapino=0.12W/moC y klana de vidrio=0.042W/m oC .
Datos:
A1=3.0x5.0m=15m2; L1=2.0 cm=0.02 m; L2=6.0cm=0.060m; T1=20oC; T2=8.0oC; t=1.0h=3600s; kmadera,pino=0.12J/(m*s* oC); klana de vidirio=0.042 J/(m*s* oC)

Incógnita o pregunta:
Energía ahorrada en una hora (en porcentaje)

Ecuación

Desarrollo
En este problema deseamos saber cuando se va ahorra de energía, para este caso lo conveniente es saber contra que vamos a comparar el ahorro, entonces debemos saber cuanto calor transmite en la hora sin aislante y cuanto con aislante para lograr de esta formadeterminar cuando se ahorra de energía. Para esto primero debes encontrar la temperatura T, que no conocemos en el caso donde el calor pasa por la madera y el aislante, para así determinar la transferencia de calor con aislante.

, como se encuentra en condiciones estables podemos afirmar que , en el caso con aislante.

Calculamos las transferencias de calor con aislante y sin aislante.

Ahorael calor que transmite cada con aislante y sin aislante

Ahora calculamos el ahorro usando la ecuación de error porcentual

Respuesta:
La energía ahorrada es del 90%

7. Suponga que su piel tiene una emisividad de 0.70, una temperatura de de 34oC y un área total de 1.5m2. ¿Cuánta energía neta por segundo radiará esta área de su piel si la temperatura ambiente es de 20oC?
Datos:T1=20oC=20oC+273=293K; T2=34oC=34oC+273=307K; σ=5.67x10-8W/(m2*K4); e=0.70, A=1.5m2

Incógnita o pregunta:
Pneta

Ecuación

Desarrollo

Respuesta:
El grado de calor que se pierde por irradiación es de 88.95W

8. Dos placas de espesores L1 y L2 y conductividad k1 y k2 están en contacto térmico entre sí. Las temperaturas de sus superficies exteriores son T1 y T2, respectivamente, y T2>T1.Determine la temperatura de la interfaz y la tasa de transferencia de energía a través de las placas en condición de estado estable.
Datos:
L1; L2; k1; k2; T1; T2; y T2>T1.

Incógnita o pregunta:
T ^H

Ecuación

Desarrollo
(a) , como se encuentra en condiciones estables podemos afirmar que 

Ahora calculamos H

Respuesta:
la temperatura de la interfaz es de , y la tasa de...