1-36C Considere dos casa que son idénticas, excepto porque, en una de ellas, las paredes se construyen con ladrillos y, en la otra, con madera. Si las paredes de la casa de ladrillos tienen el doble de espesor, ¿Cuál de las cas piensa usted que será más eficiente respecto al uso de la energía? SOLUCION: Depende de las condiciones, si es de día la de madera mantendría la casa fresca, si es de noche la de ladrillo transferirá el calor absorbido durante el día hacia adentro de la casa, por lo cual depende de otras condiciones, a parte de los materiales y sus características. 1-37C defina la conductividad térmica y explique su significado en la transferencia de calor. SOLUCION: La conductividad térmica de un material es la tasa de transferencia de calor a través de una unidad de espesor del material: por unidad de área y por unidad de diferencia de temperatura. La conductividad térmica de un material es una medida de cuál rápida es la transferencia de calor que se llevará a cabo en ese material. 1-39C ¿Cuál es el mecanismo físico de conducción del calor en un sólido, líquido y un gas? SOLUCION: En los sólidos, la conducción se debe a la combinación de las vibraciones de las moléculas en una red y el transporte de energía por los electrones libres. En gases y líquidos, que se debe a la colisiones de las moléculas durante su movimiento aleatorio. 1-40C Considere la transferencia de calor a través de una pared sin ventanas de una casa, en un día de invierno. Discuta los parámetros que afectan la razón de conducción del calor a través de la pared. SOLUCION: Los parámetros que afectan a la velocidad de conducción de calor a través de una pared sin ventana son la geometría y área de superficie de pared, su grosor, el material de la pared, y la diferencia de temperatura a través de la pared. 1-42C ¿En qué difiere la conducción de calor de la convección? SOLUCION: La convección consiste en un movimiento fluido, la conducción no es así. En un sólido puede tener solo conducción única. 1-43C ¿Alguna energía del sol llega a la tierra por conducción o por convección? SOLUCION: No, es puramente por la radiación. 1-47C A juzgar por su unidad, W/m, °C, ¿Podemos definir la conductividad térmica de un material como la razón de transferencia de calor a través del material por unidad de espesor por unidad de diferencia en temperatura? Explique. SOLUCION: No. Esta definición implica que la duplicación del espesor duplicará el calor velocidad de transferencia. El equivalente pero "más correcto" unidad de conductividad térmica es Wm/m2. ° C que indica el producto de la tasa de transferencia de calor y el espesor por unidad de superficie por unidad de diferencia de temperatura. 1-48C Considere la perdida de calor a través de dos paredes de una casa en una noche de invierno. Las paredes son idénticas, excepto que uno de ellos tiene una ventana de vidrio firmemente ajustada. ¿A través de cual pared la casa perderá más calor? Explique. SOLUCION: En una casa típica, la pérdida de calor a través de la pared con ventana de cristal será mayor ya que el vidrio es mucho más delgada que una pared, y su conductividad térmica es más alta que la conductividad media de una pared. 1-49C ¿Cuál es mejor conductor del calor: el diamante o la palta? SOLUCION: El diamante es un conductor del calor. 1-50C Considere dos paredes de una casa que son idénticas, excepto una de ellas está construida de madera de 10 cm de espesor, en tanto que la otra está hecha de ladrillo de 25 cm de espesor. ¿A través de cuál de las dos paredes la casa perderá más calor en el invierno? SOLUCION: La tasa de transferencia de calor a través de ambas paredes se puede expresar como
Donde las conductividades térmicas se obtienen de la tabla A-5. Por lo tanto, la transferencia de calor a través de la pared de ladrillo será más grande a pesar de su mayor espesor. 1-51C ¿Cómo varia la conductividad térmica de los gases y los líquidos con la temperatura? SOLUCION: La conductividad térmica de los gases es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura absoluta. La conductividad térmica de la mayoría de los líquidos, disminuye con aumento de la temperatura, sin embargo, con el agua es una excepción notable. 1-52C ¿Por qué la conductividad térmica de los súper aislamientos es de magnitud inferior que la correspondiente al aislamiento común? SOLUCION: Los súper aislamientos se obtienen mediante el uso de capas de láminas altamente reflectantes separadas por fibras de vidrio en un espacio evacuado. La transferencia por radiación de calor entre dos superficies es pérdida inversamente proporcional al número de hojas usadas y por lo tanto el calor por radiación será muy bajo mediante el uso de las hojas de esta altamente reflectantes. Al mismo tiempo, la evacuación del espacio entre las capas forma un vacío bajo presión atm 0.000001 que minimizar conducción o convección a través del espacio de aire entre las capas. 1-53C ¿Por qué caracterizamos la capacidad de conducción del calor de los aisladores en términos de su conductividad térmica aparente en lugar de la conductividad térmica común? SOLUCION:
Los aislamientos más comunes se obtienen mezclando fibras, polvos o copos de materiales de aislamiento con aire. La transferencia de calor a través de estos aislamientos es por conducción a través del material sólido, y la conducción o la convección a través del espacio de aire, así como radiación. Dichos sistemas se caracterizan por la conductividad térmica aparente en lugar de la conductividad térmica ordinario con el fin de incorporar esta convección y esta radiación. 1-54C Considere un aleación de dos metales cuyas conductividades térmicas son k1 y k2. ¿La conductividad térmica de la aleación será menor que k1, mayor que k2 o estará entre k1 y k2? SOLUCION: La conductividad térmica de una aleación de dos metales es más probable que sea menos de las conductividades térmicas de ambos metales. 1-55 las superficies interior y exterior de un muro de ladrillos de 4m x 7m, con espesor de 30cm y conductividad térmica de 0.69 W/mK, se mantienen a las temperaturas de 20°C y 5°C, respectivamente. Determine Determine la razón de la transferencia de calor a través del muro, en W. SOLUCION:
Las superficies interior y exterior de una pared de ladrillo se mantienen a especificadas temperaturas. La tasa de transferencia de calor a través de la pared se va a determinar. Hipótesis: 1. Condiciones de funcionamiento estacionario: existen ya que las temperaturas de la superficie de la pared mantienen constantes a los valores especificados. 2. Las propiedades térmicas de la pared son constante. Propiedades: Las propiedades de la conductividad térmica de la pared es k = 0,69 W / m°C. Análisis: Análisis Bajo condiciones constantes, la tasa de transferencia de calor a través de la pared es:
1-56 Durante el invierno las superficies interior y exterior de una ventana de vidrio de 0.5cm de espesor y de 2m x 2m están a 10°C y 3°C, respectivamente. Si la conductividad térmica del vidrio es 0.78 W/m°C, determine determine la cantidad de perdida de calor en KJ, a través de él durante un periodo de 5 horas. ¿Cuál sería su respuesta si el vidrio tuviera 1cm de espesor? SOLUCION:
Las superficies interior y exterior de un cristal de la ventana se mantienen a especificadas temperaturas. La cantidad de transferencia de calor a través del vidrio en 5 h se va a determinar. Hipótesis: 1. Condiciones de funcionamiento estacionario: existen ya que las temperaturas de la superficie del vidrio mantienen constantes a los valores especificados. 2. Las propiedades térmicas del vidrio son constantes. Propiedades: Las propiedades de la conductividad térmica del vidrio es k = 0,78 W / m°C. Análisis: Análisis bajo condiciones constantes, la tasa de transferencia de calor a través del vidrio por conducción es:
a)
b) Si el espesor del vidrio doble es 1 cm, luego la cantidad de transferencia de calor bajará a la mitad
