química

TERMODINÁMICA

Departamento de Física
Carreras: Ing. Industrial y Mecánica

Trabajo Práctico N° 3: Transferencia de Calor
« Si una persona es perseverante,
aunque sea dura de entendimiento,
se hará inteligente; y aunque sea
débil se transformará en fuerte. »
Leonardo Da Vinci

1) Considere una lámpara incandescente de 150 W con el diámetro del bulbo de vidrio
de 8 cm. Luego considereuna lámpara de bajo consumo de 32 W (que ofrece la misma
intensidad de luz que una lámpara incandescente de 150 W) con forma de rosca cuyo
tubo tiene un diámetro de 60 mm y una longitud de 156 mm.
Determinar el flujo de calor, en W/m2,
a) sobre la superficie del bulbo de vidrio de la lámpara incandescente
(modelar el foco como un cilindro de altura 8 cm).
b) Sobre la superficie del tubo dela lámpara de bajo consumo.
Compare los resultados obtenidos.
R: a) 7460.4, b) 1088.2
2) Se deja una plancha de 1200 W sobre la tabla de planchar con su base expuesta al
aire. Cerca de 90% del calor generado en la plancha se disipa a través de la base, cuya
área superficial es de 150 cm2, y el 10 % restante a través de otras superficies.
Suponiendo que la transferencia de calor desde lasuperficie es uniforme, determinar:
a) la cantidad de calor que la superficie de la base de la plancha disipa durante un
período de dos horas, en kWh.
b) El flujo de calor sobre la base de la superficie de la plancha, en W/m2.
R: a) 2.16, b) 72000
3-T) Escribir las expresiones para las leyes físicas que rigen cada modo de transferencia
de calor e identificar las variables que intervienen en cadarelación.
4) ¿Cuántos W se perderán por conducción a través de una puerta de roble de 40 mm de
espesor, 90 cm de ancho y 210 cm de altura, si la temperatura de la superficie interior
es de 25 oC y la temperatura de la superficie exterior, de -5 oC?
kroble = 0.14 Kcal/h m oC.
R: 231.05
5-T) Considerar la pérdida de calor a través de dos paredes de una casa en una noche de
invierno. Lasparedes son idénticas, excepto que una de ellas tiene una ventana de vidrio
firmemente ajustada. ¿A través de cuál pared la casa perderá más calor?. Explicar.
Datos: kconcreto=1.4 W/m K, kvidrio de ventana =0.7 W/m K
6) Considerar una ventana de vidrio de 0.8 m de alto y 1.5 m de ancho, con un espesor
de 8 mm y una conductividad térmica de k=0.78 W/moC. Determinar la velocidad
estacionaria de latransferencia de calor a través de esta ventana de vidrio y la
temperatura de su superficie interior para un día durante el cual el cuarto se mantiene a
20 oC, en tanto que la temperatura del exterior es de -10 oC.
Tomar los coeficientes de transferencia de calor de las superficies interior y

exterior de la ventana como h1=10 W/m2 oC y h2=40 W/m2 oC, los cuales
incluyen los efectos deradiación.
R: 265.5 W, - 2.125 oC

7) Considerar una ventana de hoja doble de 0.8 m de alto y 1.5 m de ancho que consta
de dos capas de vidrio de 4 mm de espesor (k=0.78 W/moC) separadas por un espacio
de aire estancado de 10 mm de ancho (k=0.026 W/moC). Determinar la velocidad de
transferencia de calor estacionaria a través de la ventana de hoja doble y la temperatura
en la superficie interiorpara un día durante el cual el cuarto se mantiene a 20 oC, en
tanto que la temperatura del exterior es de -10 oC. Tomar los coeficientes de
transferencia de calor por convección en las superficies interior y exterior como h1=10
W/m2 oC y h2=40 W/m2 oC, respectivamente, los cuales incluyen los efectos de
radiación.
R: 69.77 W, 14.2 oC.
8) Un alambre eléctrico de 2 m de largo y 0.3 cm dediámetro se extiende a través de un
cuarto a 15 oC, como se muestra en la figura. Se genera calor en el alambre como
resultado de un calentamiento por resistencia y se mide la temperatura de la superficie
de ese alambre como 152 oC en operación estacionaria. Asimismo, se miden la caída de
tensión y la corriente eléctrica que pasa por el alambre, resultando ser 60 V y 1.5 A,
respectivamente....