3-1C Considere la conducción de calor a través de una pared de espesor L y área área A. ¿En qué condic condicion iones es la distri distribuc bución ión de temperat temperatura ura en la pared será una recta La distribución de la temperatura en una pared plana será una línea recta dura durant nte e la cons consta tant nte e y una una tran transf sfer eren enci cia a de calo calorr unid unidim imen ensi sion onal al con con conductividad térmica de pared constante 3-!C 3-!C Consid Considere ere la conduc conducció ción n de calor calor a través través de una una pared pared plana. plana. ¿Cambia el contenido de ener"#a de la pared durante la conducción de calor calor en estado estado estaci estaciona onario rio ¿Cómo ¿Cómo cambia cambia duran durante te la conduc conducció ción n transitoria E$plique. En la conducción de calor constante, la tasa de transferencia de calor en la pared es igual a la tasa de transferencia de calor fuera de él. Además, la temperatura en cualquier punto de la pared se mantiene constante. Por lo tanto, el contenido de energía de la pared no cambia durante la conducción de calor constante. in embargo, la temperatura a lo largo de la pared y por lo tanto el contenido de energía de la pared cambiarán durante la conducción transitoria. 3-3C Considere la trans%erencia de calor en estado estacionario a través de la pared de un cuarto en invierno. El coe%iciente de trans%erencia de calor por convección en la super%icie e$terior de la pared es el triple que el de la super%icie interior& como resultado de los vientos. ¿'obre cuál de las dos super%icies piensa el lector que la temperatura estará más cercana a la del aire circundante E$plique. !onvección transferencia de calor a través de la pared se e"presa como # $A %& '&() ss. En la transferencia de calor constante, la tasa de transferencia de calor a la pared y de la pared son iguales. Por lo tanto en la superficie e"terior que tiene coeficiente de transferencia de calor por convección tres veces la de la superficie interior e"perimentarán tres veces más peque*o descenso de la temperatura en comparación con la superficie interna. &$erefo en la superficie e"te e"terio rior, r, la temp temper erat atur ura a va a esta estarr más más cerc cerca a de la temp temper erat atur ura a del del aire aire circundante 3-(C El %ondo de una cacerola está )ec)o de una capa de aluminio de ( mm de espesor. *ara incrementar la ra+ón de la trans%erencia de calor a través del del %ondo de la cacerola& al"uien al"uien propone propone un dise,o que consiste en una capa de cobre de 3 mm de espesor comprimida entre dos capas de aluminio de ! mm de espesor. ¿Con el nuevo dise,o se conducirá meor el calor E$plique. 'upon"a un contacto per%ecto entre las capas.
El nuevo dise*o introduce la resistencia térmica de la capa de cobre, además de la resistencia térmica del aluminio, que tiene el mismo valor para ambos dise*os. Por lo tanto, el nuevo dise*o será un conductor pobre de calor. 3-C Considere conducción de calor unidireccional en una barra cil#ndrica de diámetro / y lon"itud L. ¿Cuál es el área de trans%erencia de calor de la varilla si a0 su super%icie lateral está aislada& y b0 sus super%icies superior e in%erior están aisladas %a) i se aíslan las superficies laterales de la varilla, el área de superficie de transferencia de calor de la varilla cilíndrica es el fondo o el área de la superficie superior de la varilla %b) i el las superficies inferiores de la barra superior y están aislados, el área de transferencia de calor de la varilla es la superficie lateral de la varilla 3-C ¿2ué representa la resistencia térmica de un medio La resistencia térmica de un medio representa la resistencia de ese medio en contra de transferencia de calor. 3-C ¿Cómo se de%ine el coe%iciente combinado de trans%erencia de calor ¿2ué conveniencia o%rece en los cálculos de trans%erencia de calor El coeficiente de transferencia de calor combinada representa los efectos combinados de las transferencias de calor por radiación y convección en una superficie, y se define como
hcombined = hconvection + hradiation
. +frece la conveniencia
de incorporar los efectos de la radiación en el coeficiente de transferencia de calor por convección, y $acer caso omiso de la radiación en los cálculos de transferencia de calor. 3-4C ¿*odemos de%inir la resistencia a la convección por unidad de área como la inversa del coe%iciente de trans%erencia de calor por convección í. La resistencia de convección puede definirse como la inversa del coeficiente de transferencia de calor por convección por unidad de superficie, ya que se define como
3-5C ¿*or qué las resistencias a la convección y a la radiación en una super%icie están en paralelo en lu"ar de en serie La convección y las resistencias de radiación en una superficie son paralelas ya que tanto la convección y las transferencias de calor de radiación se producen simultáneamente. 3-16C Considere una super%icie de área A en la cual los coe%icientes de trans%erencia de calor por convección y por radiación son )conv y )rad& respectivamente. E$plique cómo determinar#a a0 el coe%iciente 7nico equivalente de trans%erencia de calor y b0 la resistencia térmica equivalente. 'upon"a que el medio y las super%icies circundantes están a la misma temperatura. Para una superficie de A en el que los coeficientes de convección y de transferencia de calor de radiación son
, la transferencia de calor
equivalente sola cuando el medio y las superficies circundantes están a la misma temperatura. Entonces el resistan térmica equivalente
