fisica

UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE MONTERREY
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROBLEMARIO 3 ONDAS Y CALOR

CONDUCCIÓN
1.- (a) Encuentre la tasa de flujo de energía a través de un bloque de cobre de 15cm2 de área de sección transversal y de 8cm de longitud cuando se establece una diferencia de temperatura de 30°C en el bloque. Repita el cálculo suponiendo que el material es (b) un bloque de aire estancadocon estas dimensiones y (c) un bloque de madera con estas dimensiones.

2.- Un panel de vidrio de una ventana mide 10plg de ancho, 16plg de largo y 0.125plg de espesor. La superficie interior está a 60°F y la exterior a 20°F. ¿Cuántos Btu se transfieren al exterior en 2h?

3.- Las temperaturas de las superficies interna y externa de una ventana de vidrio de 5mm de espesor son 15 y 5°C. ¿Cuál esla pérdida de calor a través de una ventana que mide 1x3m de lado?

4.- ¿A qué distancia debe transmitirse el calor por conducción de los capilares sanguíneos de la piel hasta la superficie, si la diferencia de temperaturas es 0.5°C? Suponer que se van a transmitir 200Watts a través de toda la superficie del organismo de 1.5m2.

5.- Una barra de aluminio y una barra de cobre con un áreatransversal idéntica tienen la misma diferencia de temperatura entre sus extremos y conducen calor a la misma velocidad. ¿Cuál barra es más larga y por cuánto?

6.- El compartimiento de un congelador consiste en una cavidad cúbica que tiene 2m de lado. Suponga que el fondo está perfectamente aislado. ¿Cuál es el espesor mínimo de aislante de espuma de poliuretano que debe aplicarse en las paredessuperior y laterales para asegurar una carga de calor de menos de 500Watts, cuando las superficies interior y exterior están a -10 y 35°?

7.- Un extremo de una varilla de hierro de 30cm de largo y 4cm2 de sección transversal se coloca dentro de un baño de hielo y agua. El otro extremo se coloca en un baño de vapor. ¿Cuántos minutos tendrán que pasar para transferir 1000calorías de calor? ¿En quédirección fluye éste?

8.- Dos placas de metal están soldadas, y se sabe lo siguiente que A=80cm2 L1= L2=3mm, T1=100°C, T2 =0°C. Para la placa de la izquierda k1=48.1Watts/m.K y para la placa de la derecha k2=68.2Watts/m.K. Calcular la razón de flujo de calor a través de las placas y la temperatura T del empalme soldado.

9.- Una pared de 6m de longitud y 3m de altura está formada por 12cm deconcreto unidos a 10cm de tabla de corcho. La temperatura interior es de 10°C y la exterior de 40°C. Encontrar: La temperatura en la superficie de unión de los dos materiales.

10.- Una caja con un área superficial total de 1.2m2 y un grosor de paredes de 4cm se construye con un material aislante. Un calentador eléctrico de 10Watts dentro de la caja mantiene la temperatura interior a 15°C sobrela temperatura exterior. Determine la conductividad térmica k del material aislante.
11.- Una placa de metal de 4mm de espesor tiene una diferencia de temperatura entre sus dos caras de 32°C, si transmite una energía calorífica de 2x105calorías/h a través de un área de 5cm2. Hallar la conductividad térmica del metal en: Watts/m.K.

12.- a) Calcular el valor de R total para una pared constituidapor las siguientes capas: bloque de concreto, una tabla aislante de 1plg, una pared de tipo seco de 0.5plg (R3=0.45). Considerando todo como una sola unidad.

13.- Determine el valor de R de un muro construido como sigue: El exterior de la casa está hecho con tejas de madera pulidas y colocadas sobre tablazón de 0.5plg de grueso, sobre 3plg de fibra de celulosa, sobre 0.5plg de muro seco.RADIACIÓN
14.- La temperatura de la superficie de Sol es de unos 5800K, si se toma el radio del Sol como 6.96x108m, calcular el total de energía radiada por él en cada segundo. Suponer que la emisividad=0.965.

15.- Una superficie de 0.5m2 de área, emisividad 0.8 y 150°C de temperatura se coloca en una cámara grande al vacío cuyas paredes se mantienen a 25°C. ¿Cuál es la velocidad a la que emite...