fisica


Física II.
PROBLEMAS 3BLOQUE.



Problemas capitulo 18
Conductividad
18.1. un bloque de cobre tiene una sección transversal de 20cm2 y una longitud de 50cm. El extremo izquierdo se mantiene a 0°C y el derecho a 100°.¿Cual es la razón de flujo de calor en watts?
k = 385 W/m K;
∆t = 1000C–00C = 100 C0;  h=KA∆T = (385 W/m C)(20 x 10-4m)(100 C)
20 cm2= 20 x10-4m2 L 0.50 H= 154W

18.2EN EL PROBLEMA 18.1 ¿CUAL ES EL FLUJO DE CALOR SI EL BLOQUE DE COBRE SE SUSTITUYE POR UN BLOQUE DE VIDRIO DE LAS MISMAS DIMENSIONES?

kG= 0.80 W/Mk
 A = 20x 10-4m2 H= KA∆T= (0.80 W/m C)(20 x 10-4m2)(100 C)
L =0.50 m L 0.50m
∆t = 100 C H=0.320W

18.3 Una varilla larga de latón 50 cm tiene un diámetro de 3 mm. La temperatura de un extremo es 76°Cmás alto que elotro extremo. ¿Cuánto calor se lleva a cabo en un minuto?

A=πD2/4=
L=0.50 m H= KA∆T= (109 W/m C)(7.07 x 10-6m)(76 C) H=0.17W
∆t=100°C L 0.50m
H= Q/t Q=HT= (0.117 J/s)(60S) Q=7.03J
18.4 Un panel de cristal de la ventana es de 10 pulg. De ancho, 16 pulg. De largoy de 1/8 pulg. De espesor. La superficie interior ISAT 60°F y la superficie exterior es en 20°F. ¿Cuántos BTU se transfieren al exterior eN 2 h?
L =(1/8) in. = 0.125 in .
A = (10 in.) (16 in.) = 160 in2 A=(160 in2) 1ft2= 1.11ft2
144in2
∆t = 60°F–20°F = 40 F Q= KA∆T⌠ =(5.6 Btu in./fth° F)(1.11 ft)(40 °F)(2 h) Q= 3980
L 0.125 in
18.5 Un extremo de una barra dehierro 30 cm de largo y 4 cm2en la sección transversal se coloca en un baño de hielo Y AGUAr. El otro extremo se coloca en un baño de vapor. ¿Cuántos minutos se necesitan para transferir 1,0 kcal de calor? ¿En qué dirección fluye el calor?

T= QL / KA∆t = (1 kcal)(0.30 m) T= 10.4 min.
(1.2 x 10-2kcal/m s C)(4 x 10-4m)(100° C)
18.6 Una placa de acero de espesor 20 mm tieneuna sección transversal de 600 cm2. Un lado es en 170°C y la otra es a 120°C. ¿Cuál es la tasa de transferencia de calor?
H= (50.2 W/m K)(600 x 10-4m2°)(170C – 12°C) H=7530W
0.020m
18.7 ¿Cuánto calor se pierde en 12 horas a través de una pared de ladrillo refractario de 3in y una área 10 ft2 si uno de los lados está a 330°F y el otro es en 78°F?
∆t = 330°F–78°F =252 °F
 A = 10 ft2 Q= (5 Btu in./fth °F)(10 ft)(252 °F)(12 h) Q= 50400BTU
T= 12 h  3in
L =3 in
18.8 Un compuesto de la pared de 6 metros de largo y 3 m de altura, se compone de 12 cm de hormigón unidas con 10 CMOF panel de corcho. La temperatura en el interior es de 10°C y la temperatura exterior es de 40°C. Halle la temperatura en la superficie de los dosmateriales.
t = 40°C–10°C = 30 C
Hacero= Hplata K1/A∆t= K2/A∆t t= 22.8°C
L1 L2

(50.2 kcal/m s C)(95C –t)= (406 Kcal/m s °C) (t-5°C)
0.30m 0.60m
18.9 ¿Cuál es la tasa de estado estacionario de flujo de calor a través de la pared compuesta del Problema 10.8?
H1=H2= (406 kcal/m s C)(22.8C - 5C)(4 x 10m) H= 4.83J/s
0.60m
Radiación.18.10 ¿Cuál es la potencia radiada por un cuerpo negro esférico de superficie 20 cm2 la temperatura es 250°C?

R= P= eợT4
A P=eợT4= (1)(5.67 x 10-8W/m2K)(20 x 10-4m2)(523 K)4
T = 250°C + 273°= 523 K P=8.48W
20 cm2= 20 x 10-4m

18.11 ¿Cuál es la tasa de radiación de un cuerpo negro esférica a una temperatura de 327°C?¿Cambiara esta razón si el radio se duplica para la mismatemperatura?
T = 327°C + 273°= 600 K;
e= 1; R=(1)(5.67 x 10-8W/m2K4)(600 K )4 R= 7.35 kW/m2
 R = eợT4 
18.12 La emisividad de una esfera metálica es 0,3 y a una temperatura de 500 K su irradia una potencia de 800 W. ¿Cuál es el radio de la esfera?
R= eợT4=(0.3) (5.67 x 10-8W/m2K4)(500K)4= 1063W/m2 R= P/A
A= πr2= P /R r= 0.489
18.14. La temperatura de funcionamiento del filamento en una...