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TRANSFERENCIA DE CALOR (LIBRO 3)
CAPITULO 1
RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS

1. Considérese una pared de espesor L cuyas superficies se mantienen a temperaturas T1 y T2, respectivamente. Si el material de la pared tiene una conductividad térmica k constante y el área perpendicular al flujo de calor es A, calcule el flujo de calor mediante laintegración directa de la ley de Fourier.


T1>T2


K

A
T1 T2




L
Ley de Fourier:
El flujo de calor por unidad de área es proporcional al gradiente de temperatura.

































2. Cuando la transferencia de calor se lleva a cabo en más de una dirección, la ley de Fourier puede escribirse como:Con los vectores unitarios i, j y k, escriba la ley de Fourier en coordenadas cartesianas.
Respuesta:



Sea: T = T(x, y, z)



k: conductividad térmica
T: temperatura
Además: , flujo de calor por unidad de área (conducción)

3. Imagine una esfera de 1 cm de diámetro a una temperatura de 1000 K y encerrada en otra esfera de 10 cm de diámetro a una temperatura de 400 K. Calcule elflujo neto de calor por radiación que va de la esfera pequeña a la grande. Supóngase que ambas esferas se comportan como cuerpos negros.
Respuesta: 17.36 W

r= 0,05 cm
400 k
1000 k

r

1 cm



T1= 1000 K: temp. esfera interior.
T2= 400 K: temp.esfera envolvente.
Para un cuerpo negro ()
Área de la esfera interior



Constante de Boltzman















4. Un tubo desnudo que transporta vapor húmedo a una presión absoluta de 10 bar se encuentra en una habitación cuya temperatura ambiente es de 20 °C. Si el coeficiente de transferencia de calor entre el tubo y el ambiente es de 10 W/m2K, calcule las pérdidas de calor pormetro de longitud. El diámetro exterior del tubo es igual a 10 cm.
5. Respuesta: 502.37 W/m
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5. Considérese un cuerpo negro de masa m, calor especifico c y área A, a una temperatura uniforme T0, que se deja caer en un recipiente muy grande cuyas paredes se encuentran a una temperatura de 0 K. Si elrecipiente está al vacío, determine la temperatura del cuerpo como función del tiempo. Establezca claramente las suposiciones necesarias.
22. Respuesta:
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6. El coeficiente de transferencia de calor en convección libre depende, entre otras propiedades, del coeficiente de expansión volumétrica del fluido, definido como
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32. Demuestre que elcoeficiente de expansión volumétrica de un gas ideal es directamente proporcional al recíproco de la temperatura.
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8. Piense en una placa de espesor L cuyas superficies están sujetas a las temperaturas T1 y T2, respectivamente. Si la conductividad térmica del material varía con la temperatura de acuerdo con la relaciónk =k0 (1+aT), donde k0 y a son constantes, determine el flujo de calor por unidad de área a través de la placa.
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9. Un cono truncado de aluminio mide 2 cm de diámetro en su parte más pequeña, 3 cm en su parte más ancha y 10 cm de altura. Si la superficie lateral se encuentra aislada, la temperatura en el diámetro menor es igual a300 °C y la del mayor a 100 °C. Calcule el calor que se transfiere por conducción a través del cono. Supóngase que la conductividad térmica del aluminio es igual a 215 W/mK.
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11. Imagine un tubo de cobre desnudo de 70 mm de diámetro exterior que transporta vapor. Su superficie se...