UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA SEDE VIÑA DEL MAR-JOSÉ MIGUEL CARRERA DEPARTAMENTO DE MECÁNICA
EJERCICICIOS CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN
Las superficies interior y exterior de un muro de ladrillos de 4m x 7m, con espesor de 30 cm y conductividad térmica de 0.69 W/m · K, se mantienen a las temperaturas de 20°C y 5°C, respectivamente. Determine la razón de la transferencia de calor a través del muro, en W. 1-55
Durante el invierno las superficies interior y exterior de una ventana de vidrio de 0.5 cm de espesor y de 2 m X 2 m están a 10°C y 3°C, respectivamente. Si la conductividad térmica del vidrio es 0.78 W/m · °C, determine la cantidad de pérdida de calor, en kJ, a través de él durante un periodo de 5 horas. ¿Cuál sería su respuesta si el vidrio tuviera 1 cm de espesor? 1-56
Una cacerola de aluminio cuya conductividad térmica es 237 W/m · °C tiene un fondo plano con un diámetro de 15 cm y un espesor de 0.4 cm. Se transfiere calor de manera estacionaria a través del fondo, hasta hervir agua en la cacerola, con una razón de 800 W. Si la superficie interior del fondo de la cacerola está a 105°C, determine la temperatura de la superficie exterior de ella 1-58
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Considere una caja electrónica sellada de 20 cm de alto, cuyas dimensiones de la base son 40 cm X 40 cm, colocada en una cámara al vacío. La emisividad de la superficie exterior de la caja es 0.95. Si los componentes electrónicos que están en la caja disipan un total de 100 W de potencia y la temperatura de la superficie exterior de ella no debe de sobrepasar 55°C, determine la temperatura a la cual deben mantenerse las superficies circundantes si esta caja se va a enfriar sólo por radiación. Suponga que la transferencia de calor desde la superficie inferior de la caja hacia el pedestal es despreciable. 1-86
Para los fines de la transferencia de calor, un hombre de pie se puede considerar como si fuera un cilindro vertical de 30 cm de diámetro y 170 cm de longitud, con las superficies superior e inferior aisladas y con la superficie lateral a una temperatura promedio de 34°C. Para un coeficiente de transferencia de calor por convección de 20 W/m 2 · °C, determine la razón de la pérdida de calor de este hombre, por convección, en un medio ambiente a 18°C 1-66
Un medidor de flujo de calor sujeto a la superficie interior de la puerta de un refrigerador que tiene 3 cm de espesor indica que se tiene un flujo de 25 W/m 2 a través de esa puerta. Asimismo, se miden las temperaturas de las superficies interior y exterior de la puerta y resultan ser 7°C y 15°C, respectivamente. Determine la conductividad térmica promedio de la puerta del refrigerador 1-63
Durante el invierno las superficies interior y exterior de una ventana de vidrio de 0.5 cm de espesor y de 2 m X 2 m están a 10°C y 3°C, respectivamente. Si la conductividad térmica del vidrio es 0.78 W/m · °C, determine la cantidad de pérdida de calor, en kJ, a través de él durante un periodo de 5 horas. ¿Cuál sería su respuesta si el vidrio tuviera 1 cm de espesor? 1-56
Considere una persona parada en un cuarto a 23°C. Determine la razón total de transferencia de calor desde esta persona, si el área superficial expuesta y la temperatura de la piel de ella son 1.7 m 2 y 32°C, respectivamente, y el coeficiente de transferencia de calor por convección es 5 W/m 2 · °C. Tome la emisividad de la piel y la ropa como 0.9 y suponga que la temperatura de las superficies interiores del cuarto es igual a la temperatura del aire. 1-95
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En el verano, las superficies interna y externa de una pared de 25 cm de espesor se encuentran a 27°C y 44°C, respectivamente. La superficie exterior intercambia calor por radiación con las superficies que la rodean a 40ºC, y por convección con el aire del ambiente, también a 40ºC, con un coeficiente de transferencia de 8 W/m2°C. La radiación solar incide sobre la superficie a razón de 150 W/m2. Si tanto la emisividad como la capacidad de absorción de la superficie exterior son de 0.8, determine la conductividad térmica efectiva de la pared. 1-97
