31 de Julio de 2017
Problemari o Capitulo 2 Alumna: Hernández Hernández Vázquez Gloria Carolina
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PUEBLA
MCCARLOS RANGEL ROMERO
Formas de energía. 2-1C ¿Cuál es la diferencia entre las formas macroscópicas y microscópicas de
energía? La forma macroscópica de energía son las que posee un sistema como un todo en relación con cierto marco de referencia exterior, exterior, la forma microscópica de energía
son las que se relacionan relacionan con la estructura estructura molecular de un sistema y el grado de la actiidad molecular y son independientes! lo que se concluye que la diferencia es que la macroscópica es dependiente del entorno mientras que la microscópica es independiente del entorno" 2-2C ¿#u$ es la energía total? %om&re las distintas formas de energía que constituyen la energía total" La energía puede existir en varias formas: térmica, mecánica, cinética, potencial, eléctrica, magnética, química y nuclear cuya suma conforma la energía total, la energía total solo es el cambio, ya que no se crea ni se destruye solo es un intercambio entre las mismas. 2-3C ¿Cómo se relacionan entre si el calor! la energía interna y la energía t$rmica? Las moléculas de los cuerpos se relacionan entre sí para la diferente forma de manifestación debido a que la energía interna puede cambiar su composición, es decir hacerse química, química, mientras que el calor es la manifestación manifestación de las moléculas es decir si se perdió o gano energía y la energía térmica hace referencia a las anteriores.
2-4C ¿#u$ es energía mecánica? ¿'n qu$ difiere de la energía t$rmica? ¿Cuáles
son las formas de energía mecánica en un flu(o de fluido? La energí rgía mecánica ica es la forma orma de ener nergía gía que se puede uede conve nvertir rtir comp complet letame amente nte en traba trabao o mecán mecánico ico como como una una turbin turbina a ideal ideal se difie difiere re de la energía térmica ya que esta !ltima no se puede convertir por completo en energía mecánica cinética y potencial.
2-5C 'l gas natural! formado formado principalmente principalmente por por metano CH ! es un com&usti&le com&usti&le y ⁴
una de las principales fuentes de energía" ¿)e puede decir lo mismo del *idrogeno gaseoso! H+? "s el elemento más abundante pero también el que tiene más cantidad de energía por eso es necesario necesario combinarlo combinarlo con otro elemento para que al relacionarse relacionarse con otro elemento produ#ca la energía necesaria para ser un combustible.
2-6E Calcule la energía cin$tica total en ,tu so&re un o&(eto con masa de -. l&m
cuando su elocidad es de -//pies0s" V
KE 1 m
2
1 (15 lbm)
(100 ft/s)
2
1 Btu/lbm 2
2
2
1 3.00 Btu
25,037 ft /s
2
2-7 Calcule la energía cin$tica total! en 23! de un o&(eto cuya masa es de -//2g! y !u"# $elo!id#d e% de 20&'% KE 1 m
V 2
(20 m/s)
1 (100 g)
2
2
2
1 !/g
1 20.0 kJ
2
2
1000 m /s
2-8E 4a energía potencial especifica de un o&(eto con respecto a alg5n niel dado esta dada por g# ! donde g es la aceleración graitacional local! y # es la altura del
o&(eto so&re el niel dado" 6etermine la energía potencial específica! en ,tu0l&m! de un o&(eto u&icado a -// pies so&re un niel dado en una u&icación de donde g 1 78"- pies0s+" 2
"e 1 gz 1 (32.1 ft/s )(100 ft)
1 Btu/lbm 2
2
1 0.128 Btu/lbm
25,037 ft /s
2-9E Calcule la energía potencial total! en ,tu! de un o&(eto cuya masa es de
8//l&m! cuando está a -/ft so&re un niel dado! en una u&icación donde *ay aceleración graitacional estándar" 2
#E 1 mgz 1 (200 lbm)(32.2 ft/s )(10 ft)
1 Btu/lbm 2
2
1 2.57 Btu
25,037 ft /s
2-10 Calcule la energía potencial total! en 23! de un o&(eto cuya masa es de
8/2g! cuando está u&icado a 8/m de&a(o de un niel dado! en una u&icación donde g 1 9".m0s+" 2
#E 1 mgz 1 (20 g)($.5 m/s
)(20 m)
1 !/g 2
1000 m /s
1 :3.8 kJ 2
2-12 )e a a generar electricidad instalando un tur&ogenerador en un lugar a -;/m
de&a(o de la superficie de un gran depósito de agua! que puede suministrarla continuamente a 7.// 2g0s" Calcule la potencia que se pueda generar" eme%& 1 pe 1 gz 1
2
($.1 m/s
)(10 m)
1 !/g 2
1000 m /s <
W
ma+
<
1 E
2
1 1.57' !/g 1 *
me%&
1 me
1 !/s
1 5509 kW
2-13 'n cierto lugar! sopla el iento continuamente a -/m0s" Calcule la energía
mecánica del aire! por unidad de masa! y la potencia que pueda generar un aerogenerador! con ;/m de diámetro de ala&es! en ese lugar" )uponga que la densidad de aire es -"8.2g0m=" V 2
e me%& 1 ke 1
(10 m/s)
1
2
2
1 !/g 2
1000 m /s
2
2 % D
3
' 1 (1.25 g/m )(10 m/s)
m< 1 $VA 1 $V
<
1 0.050 !/g 2
<
W ma+ 1 E me%& 1 m
%
(0 m) '
2
1 35,3'0 g/s
1 (35,3'0 g/s)(0.050 !/g) 1 1770 kW
2-14 >n c*orro de agua sale por una tur&ina a ;/m0s! con una tasa de flu(o de
-8/2g0s se a a usar para generar electricidad! al c*ocar con las paletas en la periferia de una rueda" Calcule la potencia que pueda generar ese c*orro" V
eme%& 1 ke 1 <
W
2
2
(0 m/s)
1
2
<
2
1 !/g 2
1 1. !/g 2
1000 m /s
ma+ 1 E me%& 1 m
1 * 1 (120 g/s)(1. !/g)
1 216 kW
1 !/s
2-15 )e están estudiando dos lugares para generar energía eólica" 'n el primero!
el iento sopla constantemente a @m0s! durante 7/// *oras por ao! mientras que en el segundo! el iento sopla a -/m0s durante 8/// *oras al ao" )uponiendo! para simplificar! que la elocidad del iento es desprecia&le fuera de estas *oras! determine cuál es el me(or lugar para generar energía eólica" &ugerencia: B&sere que la tasa de flu(o de masa del aire es proporcional a la elocidad del iento" V
1
1 ke
e me%&, 1
e
me%&, 2
1
1
1
(7 m/s)
1 !/g
V 2 2
1
2
<
1 0.02'5 !/g
2
2 1000 m /s 2 (10 m/s) 1 !/g
2
<
2
2
2
1
1 ke2
2
2
1000 m /s
2
1 0.050 !/g
W ma+, 1 1 E me%&, 1 1 m<1eme%&, 1 1 $V 1 Ake1 1 (1.25 g/m
<
ma+, 2
1 E
ma+, 1 1
me%&, 2
<
W
2
)(7 m/s)(1 m )(0.02'5 !/g)
ma+, 1t 1 1
ma+, 2
(0.21'' *)(3000 &/ ao) 1 643 kWh/
t 2 1 (0.25 *)(2000 &/ ao) 1 1250 kWh/
<
1 0.21'' * W
1 m<2 eme%&, 2 1 $V 2 Ake2 1 (1.25 g/m 3 )(10 m/s)(1 m 2 )(0.050 !/g) 1 0.25 *
<
E ma+, 2 1 W
3
2-16 >n río tiene un caudal constante de
[email protected]=0s! y se está estudiando para
generar electricidad" )e determina que se puede construir una presa para detener el agua y de(arla pasar desde una diferencia de alturas de D/m! generando así la electricidad" Calcule cuanta potencia se puede generar con el agua de ese río! al tener llena la presa" eme% 1 pe 1 gz 1 ($.1 m/s
1 !/g
2
2
1000 m /s
<
m< 1 $V <
1 0.7' !/g
)(0 m)
2
1 (1000 g/m3 )(175 m3 /s) 1 175,000 g/s
<
W ma+ 1 E me% 1 m
1 -*
1 (175,000 g/s)(0.7' !/g)
1 137 MW
1000 !/s
2-17 Considere un rio que corre *acia un lago a una elocidad promedio de 7m0s!
con un caudal de .//m=0s! en un una u&icación a 9/m arri&a de la superficie del lago" 6etermine la energía mecánica total del agua del río por unidad de masa! y el potencial de generación de potencia de todo el rio en esa u&icación" 1 pe E ke 1 gh E
e
V 2 2
me%
m
<
<
3
1
2
($.1 m/s )($0 m) E
(3 m/s) 2 2
1 !/g
1000 m
2
2
1 0.887 kJ/kg
/s
3
1 $V 1 (1000 g/m )(500 m /s) 1 500,000 g/s
< < W ma+ 1 E me% 1 m
1 (500,000 g/s)(0.7 !/g) 1 ''',000 * 1 444 MW
Tra!"#r#$%a &# ##rg'a m#&%at# $al(r ) traba*(. 2-18C ¿'n qu$ formas puede la energía cruzar las fronteras de un sistema cerrado?
2 -19C ¿Cuándo es calor la energía que cruza las fronteras de un sistema
cerrado! y cuando es tra&a(o?
2-20C ¿#u$ es un proceso adia&ático? ¿#u$ es un sistema adia&ático?
2-21C ¿#u$ son funciones de punto y de trayectoria? 6escri&a algunos e(emplos"
2-22C >n automóil a a elocidad constante por un camino" 6etermine la dirección
de las interacciones de calor y tra&a(o! suponiendo que el sistema es el siguiente:
aF el radiador del automóil! b' el motor! c' las ruedas! d' el camino y e' el aire del etintor"
2-23C uede cam&iarse la longitud de un resorte a' aplicándole una fuerza o b'
cam&iando su temperatura Ipor dilatación t$rmicaF" ¿#u$ tipo de interacción energ$tica entre el sistema Idel resorteF y sus alrededores se requiere para cam&iar su longitud en esas formas?
2-24C >n refrigerador el$ctrico está en un recinto" 6etermine la dirección de las
interacciones de tra&a(o y de calor Ientra o sale energíaF cuando se considera que el sistema es el siguiente: a' el contenido del refrigerador! b' todas las partes de refrigerador! incluyendo el contenido! y c' todo lo que está dentro del recinto! durante un día inernal"
2-25C )e eaminara una computadora personal desde un punto de ista
termodinámico" 6etermine la dirección de las transferencias de tra&a(o y calor Ientra o sale energíaF cuando se considera que el sistema es a' el teclado! b' la pantalla!
cF la unidad procesadora y d' todo lo anterior"
2-26 >n motor el$ctrico pequeo produce .J de potencia mecánica" 'prese esa potencia utilizando una com&inación de las unidades a' %! m! y s! y b' 2g! m y s" (a)
W <
1 !/s 1 ⋅ m
1 (5 *)
1* (b)
1!
1 !/s
1 (5 *)
<
W
1 5 + ⋅ m/!
1⋅m
1 g ⋅ m/s
1!
1*
2
1
1 5 kg ⋅ m2 /!3
2-27E >n motor de com&ustión para un modelo de aión produce -/J de potencia" ¿Cuánta potencia es esa en a' l&f y b' *p? <
(a)
W
77.1$ lbf ⋅ ft/s
1 Btu/s
1 (10 *)
1055.05 * 1 &"
<
(b)
W
1 (10 *)
1 7.38 lb" ⋅ "t/!
1 Btu/s
1 0.0134 h,
7'5.7 *
(rma! m#$%$a! &# traba*(. 2-28C >n coc*e acelera del reposo *asta D.2m0* en -/s" ¿)ería diferente la
cantidad de energía transferida al e*ículo si aceera en .s *asta la misma elocidad?
2-29 Calcule la energía requerida para acelerar un automóil de D//2g! desde el
reposo *asta -//2m0*! en un camino *orizontal" 1 W a 1 2
2 m (V 2
2 V 1
1 ) 1 2 (00 g)
2
100,000 m :0 300 s
1 ! 1000 g ⋅ m 2/s
2
1 309 kJ
2 -30E >na gr5a de construcción leanta una iga de concreto pretensado! que pesa
7 toneladas desde suelo *asta la punta de las pilastras! a 8K pies so&re el suelo" Calcule la cantidad de tra&a(o efectuado suponiendo que el sistema es a' la iga y b' la gr5a" 'prese sus respuestas en l&f L pie y en ,tu" W 1 mg C z 1 (2 M 3000 lbm)(32.17' ft/s 2
)
1 lbf
32.17' lbm ⋅ ft/s
1 144000 lb" ⋅ "t 1 (1'',000 lbf ⋅ ft)
1 Btu 77.1$ lbf ⋅ ft
W 1 144000 lb" ⋅ "t 1 185 Btu
1 185 Btu
2
(2' ft)
2-31E >n *om&re que pesa -D/ l&f está empu(ando un carrito que pesa -//l&f con
su contenido! *acia arri&a de una rampa que esta inclinada a un ángulo de -/N con respecto a la *orizontal" 6etermine el tra&a(o necesario para moerse a lo largo de esta rampa una distancia de -//ft! considerando como sistema a' el *om&re y b' el carrito y su contenido" 'prese sus respuestas tanto en l&f L ft como en ,tu" W = Fl sn ( = (100 +10 lbf )(100 ft)sn(10) = 4862 lb" ⋅ "t =
1 Btu
('2 lbf ⋅ ft)
=
6.248 Btu
77.1$ lbf ⋅ ft
W = Fl sn ( = (100 lbf )(100 ft)sn(10) = 1736 lb" ⋅ "t =
1 Btu
(173 lbf ⋅ ft)
2.231 Btu
=
77.1$ lbf ⋅ ft
2-32E 4a fuerza O es necesaria para comprimir un resorte una distancia x es O P O⁰ = )x ! donde ) es la constante del resorte y O ⁰ es la precarga" Calcule el tra&a(o necesario para comprimir un resorte cuya constante es ) 1 8//l&f0pulg! una
distancia de una pulgada! a partir de su longitud sin precarga IO ⁰1 /l&fF" 'prese su resultado en l&f L pie y en ,tu" 2
2
Q
2
2
Q
Q
W = Fds =
kxdx = k
xdx
=
k ( x 2
−
1
1
1
200 lbf/n
=
2
R(1 n)
−
0
2 =
2
x ) 1
2
2
1 ft
S
=
8.33 lb" ⋅ "t
12 n 1 Btu
(.33 lbf ⋅ ft)
=
0.0107 Btu
77.1$ lbf ⋅ ft
2-33E >na &ur&u(a esf$rica de (a&ón con una tensión superficial de /"//. l&f0ft se
está epandiendo desde un diámetro de /". in *asta un diámetro de 8"/ in" ¿Cuánto tra&a(o en ,tu se necesita para epandir esta &ur&u(a?
* Q2 + s dA =
=
R
+ ( A1 − A2 ) = (0.005 lbf/ft)' % (2 /12 ft)
2
−
(0.5 /12 ft)
2
S
1 =
1 Btu
0.001' lbf ⋅ ft = (0.001' lbf ⋅ ft)
=
-6
2.11× 10 Btu
77.2 lbf ⋅ ft
2-34E >na arilla de acero de /". in de diámetro! -8 in de longitud con un módulo de Toung de 7//// l&f0in+ se estira /"-8. in (Ɛ²"¿Cuánto tra&a(o necesita esto! en ,tu?
'l tra&a(o de esfuerzo está dado por
! donde V ⁰ es el olumen original del
sólido! ' es el módulo de Toung! y U es el esfuerzo al principio y al final del proceso" V 0
=
D %
2
%
L =
'
2
(0.5 n) (12 n) = 2.35 n 3 '
V 0
W =
E
2
2
2
− , 1 )
(, 2
3
=
=
2
R
(2.35 n )(30,000 lbf/n ) (0.125 /12 n)2 2 1 Btu
2.35 lbf
⋅
n = (2.35 lbf ⋅ n)
−
0
2
=
$33 lbf ⋅ n
S 4.11× 10 -4 Btu
2-35E >n resorte cuy constante es de 8// l&f0pulg tiene al principio una fuerza de
-// l&f actuando so&re $l" Calcule el tra&a(o! en ,tu! necesario para comprimirlo pulgada adicional" 2
2
Q
Q
1
1
W 1 Fds 1 ( F 0 E kx )dx 2 2 1 F ( x x ) E k ( x x ) 0
1
2
2
2
1
200 lbf/n 2 2 2 (1 : 0 )n 2
1 (100 lbf)R(1 0)nSE 200 lbf ⋅ n
=
1 Btu
1 (200 lbf ⋅ n)
1 ft
1 0.0214 Btu
77.1$ lbf ⋅ ft 12 n
2-36 ¿Cuánto tra&a(o! en 23! puede producir un resorte cuya constante de resorte
es 7 2%0cm despu$s de *a&erse comprimido 7 cm de su longitud sin carga? 2
2
Q
W 1 Fds
2
Q
Q
1 kxdx 1 k xdx 1
1
1
300 /m
=
=
S
2
k ( x 2 : x 2 )
1
R(0.03 m)
2
2
1
2 02 0.135 ⋅ m
1 !
1 (0.135 ⋅ m)
1 0.135 kJ
1 ⋅ m
2-38 6etermine la potencia necesaria para que un automóil de --./ 2g su&a por
un camino ascendente de -// m de longitud con una pendiente de 7/N Icon respecto a la *orizontalF en -8s! a' elocidad constante! b' desde el reposo *asta una elocidad final de 7/m0s y c' de 7. m0s a una elocidad final de .m0s" gnore el rozamiento! la resistencia del aire y la resistencia al roda(e" <
W& total = W& a + W&(
(a) W a 1 0 a ue la elo%dad es %onstante. su e4, el le
"endente ert%al es & (100 m)(sn 30 N) 50 m. 6&us, <
1 !
1 mg ( z 2 z 1 ) / t 1 (1150 g)($.1 m/s2 )(50 m)
W g
2
/(12 s) 1 '7.0 *
2
1000 g ⋅ m /s
)
<
W
<
total
1 W
<
a
E W g 1 0 E '7.0 1 47.0 kW
(b) a energía ne%esara "ara a%elerar es8
<
1
2
1
2
R
2
S
W a 1 2 m (V 2 : V 1) / t 1 2 (1150 g) I30 m/sF : 0
)
<
W
<
total
1 W
<
a
1 ! 2
2
1000 g ⋅ m /s /(12 s) 1 '3.1 *
E W g 1 '7.0 E '3.1 1 90.1 kW
(c) a energía ne%esara "ara frenar es8
< W a 1
y
W <
1
2 m (V 2
2 <
total 1 W a E
<
W g
2 V 1 ) / t 1
1 2
(1150 g)RI5 m/sF
1 :57.5 E '7.1 1 :10.5 kW
2
I35 m/sF
2
S
1 ! 2
1000 g ⋅ m /s
2 /(12 s)
1 57.5 *
2 -37 >n eleador para esquiadores tiene una longitud de trayectoria de una ía de -
2m! y una eleación ertical de 8//m" 4as sillas están espaciadas 8/m entre sí! y cada silla puede admitir tres personas" 'l eleador está operando a una elocidad uniforme de -/2m0*" 6espreciando la fricción y la resistencia del aire y suponiendo
que la masa promedio de cada silla cargada es 8./2g! determine la potencia necesaria para operar este eleador" Wam&i$n estime la potencia necesaria para acelerar este eleador en .s a su rapidez de operación cuando se ec*a a andar por primera ez" 9arga (50 sllas)(250 g/sllas) 12,500 g :es"re%ando el traba;o real4ado "or el sstema al regresar %on las sllas a%as, el traba;o ne%esaro "ara elearlo a 200 m sería8
W g 1 mg I z 2 : z1 F 1 (12,500 g)($.1 m/s
1 !
2
)(200 m)
2
1 2',525 !
2
1000 g ⋅ m /s 10 Km/& tomaría8
1m
dstan%a
1 0 .1 &
130 s elo%dad 1 10 m / & "ara real4ar este traba&o, la %antdad de energa ne%esara sera de 8 t 1
W g
2',525 !
<
W g 1
t 1 30 s
1 68.1 kW
a elo%dad del eleador durante el fun%onamento %onstante la a%elera%
1 m/s
V 1 (10 m/&)
1 2.77 m/s
3. m/&
CV 1 2.77 m/s = 0 1 0.55 m/s 2 5s t
a1
:urante la a%elera%
1
<
W a
1
2
2 V 1 ) / t 1
m (V 2
2
1
1 !/g
2
(12,500 g)I(2.77 m/s)
2
0F
2
2 /(5
s) 1 $. *
1000 m /s
>u"onendo ue la "oten%a a"l%ada es %onstante, la a%elera%
1
1
2
2
h 1 2 at sn- 1 2 at 1000 <
W
g
1 mg I z
<
W
2
z
1 W
<
a
1 2 2 m 1 2 (0.55 m/s )(5 s) (0.2) 1 1.3$ m
F/ t 1 (12,500 g)($.1 m/s2 )(1.3$ m)
1
<
total
200 m
E W g 1 $. E 3'.1 1 43.7 kW
1 !/g 2
1000 g ⋅ m /s
2
/(5 s) 1 3'.1 *
2-39 >n automóil de -8// 2g daado está siendo remolcado por un camión"
6espreciando la fricción! la resistencia al rodado! determine la potencia adicional necesaria a' para elocidad constante en un camino a niel! b' para elocidad constante de ./ 2m0* en un camino ascendente con inclinación de 7/N respecto a la *orizontal y c' para acelerar en un camino a niel desde reposo *asta 9/ 2m0*" <
W
(a)
<
total
<
a
E W g
Cero.
(b) W
W
<
total 1 W g 1 mg ( z 2
W
(c)
1 W
C z o : z 1 ) / C t 1 mg t 1 mgV z 1 mgV sn 30
1 (1200 g)($.1m/s
10.
2
)
50,000 m 300 s
1 !/g 1000 m /s 2
2
(0.5) 1 81.7 kW
< g W
<
total
1 W 1
<
a
1 2
2 2 m (V 2 V 1 ) / t 1
1
2 (1200 g)
2
$0,000 m 0 300 s
1 !/g 2 1000 m/s
2
/(12 s) 1 31.3 kW
a ,r%m#ra l#) &# la t#rm(&%m%$a 2-40C ara un ciclo" ¿'l tra&a(o neto es necesariamente cero? ¿ara qu$ clase
de sistemas será este caso? 2-41C ¿Cuáles son los diferentes mecanismos para transferir energía a o desde
un olumen de control? 2-42C 'n un día cálido de erano! un estudiante pone en marc*a si entilador
cuando sale de su *a&itación por la maana" Cuando regrese por la tarde! ¿el cuarto estará más caliente o más fresco que los cuartos ecinos? ¿or qu$? )uponga que todas las puertas y entanas se mantienen cerradas" 2-43E >n modo de me(orar la eficiencia del com&usti&le de un automóil es usar
neumáticos con una menor resistencia al rodado! es decir! neumáticos que rueden con menos resistencia! y las prue&as en carretera a ;. mp* demostraron que los neumáticos que rueden con menos resistencia al rodado pueden me(orar la eficiencia del com&usti&le en casi 8 mpg Imillas por galónF" Considere un automóil que rinde 7. mpg con neumáticos de alta resistencia al rodado y se conduce -./// millas por ao" ara un costo de com&usti&le de X8"8/ gal! determine cuánto dinero se puede a*orrar por ao cam&iando a neumáticos de &a(a resistencia al rodado" 15,000 -llas/ao 35 -llas/gal
9onsumo nual de 9ombustble alto 1
-llas re%orrdas al ao
9onsumo nual de 9ombustble ba;o 1
-llas re%orrdas al ao 15,000 -llas/ao
-llas "or galon
-llas "or galon
1 1
37 -llas/gal
1 '2. gal/ao 1 '05.' gal/ao
&orro nual de %ombustble 1 9onsumo nual de 9ombustble alto = 9onsumo nual de 9ombustble ba;o =
'2. gal/ao '05.' gal/ao 1 23.2 gal/ao
&orro en %ostos 1 (&orro de %ombustble)(#re%o) 1 (23.2 gal/ao)(A2.20/gal) 1 51.0/año
2-44 >n sistema adia&ático cerrado se acelera de / m0s a 7/ m0s" determine el !#&)io e%*e!i+!o de e,e-(.# de e%/e %i%/e&# J'( e 1
V
2
:V
2
2
2
1
(30 m/s) : (0 m/s)
1
2
2
1 !/g 2
1000 m /s
2
1 0.45 kJ/kg 2
2-45 >n sistema adia&ático cerrado se elea -// m en una u&icación en la que la
aceleración graitacional es de 9"Dm0s+" 6etermine el cam&io de energía en el sistema! en 230*g" z 1 ) 1 ($. m/s 2 )(100 0) m
"e 1 g ( z 2
1 !/g 2
1000 m /s
1 0.98 kJ/kg 2
2-46E >na &om&a de agua aumenta la presión de agua de -/ psia a ./ psia"
6etermine el suministro necesario de potencia! en *p! para &om&ear -"8 pies=0s de agua" ¿4a temperatura del agua a la entrada tiene un efecto importante en la potencia de flu(o necesaria? <
<
W 1 V ( P P ) 2 1 (1.2 ft
1 3
1 Btu
/s)(50 10)"sa
5.'0' "sa ⋅ ft = 12.6
3
1 &" 0.70 Btu/s
h,
2-47 'n un salón de clases que normalmente alo(a a K/ personas! se instalaran
unidades de aire acondicionado con capacidad de enfriamiento de .2J" )e puede suponer que una persona en reposo disipa calor a una tasa de alrededor de 7;/ 230*" además! *ay -/ focos en el aula! cada uno de -// J! y se estima que la tasa de transferencia de calor *acia el aula a tra$s de las paredes es de -./// 230*" si el aire en el aula se de&e mantener a una temperatura constante de 8-NC! determine el n5mero de unidades de aire acondicionado requeridas" <
Q
1 Q<
E Q< lu%es
a%
E Q< gente
%alore+t
entonces
Q
<
Q< Q<
lu%es
gente
%alore+t
<
1 10 M 100 * 1 1 *
1 '0 M 30 ! / & 1 ' * 1 15,000 ! / & 1 '.17 *
Q a% 1 1E ' E '.17 1 $.17 * :e modo ue "ara mantener esa teme"eratura se ne%estan
$.17 * 5 */a%
1 1.3 Y 2
2-48 4as necesidades de alum&rado de un almac$n se satisfacen con ; luminarias
fluorescentes! cada una cada una con K lámparas de ;/ J cada una" Wodas las lámparas están encendidas durante las *oras de funcionamiento del almac$n" 6e ; am a ;pm! 7;. días por ao" 'n realidad! el almac$n se usa un promedio de 7* por día" )i el costo de la electricidad es de X/"/D 2J0*! calcule la cantidad de energía y dinero que se a*orraría si se instalaran detectores de moimiento" Wam&i$n calcule el periodo de recuperación de la inersión si el precio de compra del detector es X78! y se necesita una *ora para instalarlo! a un costo de XK/ la mano de o&ra" &orro de Energa (umero de lam"aras)(atta;e)(Cedu%%on de &oras)
(2' lam"aras)(0 */lam"ara )(325 &oras/ao) =
4730 kWh/a(
=
('730 *&/ao)(A0.0/*&)
=
378/a(
El %osto de m"lementa%
#erodo de re%u"era%
9osto nstala%
1
A72 A37 / ao
1 0.19 a(! (2.3 meses)
2-49 >n campus uniersitario tiene 8// salones de clase y K// oficinas de docentes"
4os salones de clase tienen -8 tu&os fluorescentes! cada uno de --/ J! incluyendo la electricidad que consumen sus &alastros" 4as oficinas de los docentes tienen! en promedio! la mitad de tu&os" 'l campus a&re 8K/ días por ao! los salones de clase y las oficinas docentes no se ocupan durante un promedio de K *oras por día! pero las luces se mantienen encendidas" )i el costo unitario de la electricidad es X/"/D8 2J0*! calcule cuanto se a*orra en un ao! en ese campus! si las luces de los salones de clases y las oficinas se apagan mientras están desocupados" <
E lg&tng, %lassroom 1 (#oer %onsumed "er lam")M (o. of lam"s) (200
<
M 12 M 110 *) 2',000 1 2' *
E lg&tng, off%es 1 (#oer %onsumed "er lam")M (o. of lam"s) ('00
E <
lg&tng, total
1 E <
lg&tng, %lassroom
E E <
M M 110 *) 2',000 1 2' * 1 2' E 2' 1 52 *
lg&tng, off%es
otng t&at t&e %am"us s o"en 2'0 das a ear, t&e total number of uno%%u"ed or &ours "er ear s no%%u"ed &ours (' &ours/da)(2'0 das/ear) $0 &/r 6&en t&e amount of ele%tr%al energ %onsumed "er ear durng uno%%u"ed or "erod and ts %ost are
<
Energ sangs 1 ( E lg&tng, total )(no%%u"ed &ours) 1 (52 *)($0 &/r) 1 50,0 *& 9ost sangs 1 (Energ sangs)(nt %ost of energ) 1 (50,0 *&/r)(A0.02/*&) 1 $41,564/yr Discussion ote t&at sm"le %onseraton measures %an result n sgnf%ant energ and %ost sangs.
2-50 >n recinto esta inicialmente a la misma temperatura que el eterior! que es
de 8/NC" 'n $l *ay una lámpara de -//J! una W"V de --/J! un refrigerador de 8//J y una planc*a de -//J" )uponiendo que no se transfiere calor a tra$s de las paredes! calcule la rapidez de aumento del contenido de energía en el recinto cuando todos estos electrodom$sticos están encendidos" <
E
<
in
E
ot
-K8K7
Cate of net energ transfer
b &eat, or, and mass
/ dt
dE
<
Y dE room / dt 1 E
sstem
1
-K8K7
Cate of %&ange n nternal, net%, "otenta l, et%. en erges
<
ot 1 0
sn%e no energ s leang t&e room n an form, and t&us E
<
E
<
<
<
<
1 E lg&ts E E 6G E E refrg E E = 100 E 110 E 200 E 1000 *
n
= 1'10
in
. lso,
ron
*
>ubsttutng, t&e rate of n%rease n t&e energ %ontent of t&e room be%omes
<
dE room / dt 1 E n 1 1410 W
2-51 >n entilador de&e acelerar aire desde el reposo a una elocidad de Dm0s a
razón de 9m=0s" Calcule la potencia que de&e alimentarse al entilador" )uponga que la densidad del aire es -"-D2g0m=" <
E
< E ot
in
0 (stead)
1 dE sstem / dt
-K8K7
Cate of net energ transfer b &eat, or, and mass
<
10
-KKK8KKK7
Y E
<
in 1 E ot
Cate of %&ange n nternal, net%, "otental, et%. energes
<
W s&, n 1 m< ar eout 1 m
V out2
&ere
<
m
1 (1.1 g/m3 )($ m3 /s) 1 10.2 g/s
>ubsttutng, t&e mnmum "oer n"ut reured s determned to be 1 m< W < s&, n ar
V
2
2
1 (10.2 g/s)
out
2
( m/s) 1 !/g 2
2
1 3'0 !/s 1 340 W
2
1 m /s
2-52E >n entilador está situado en un ducto cuadrado de 7 pies por 7 pies" )e
miden las elocidades en arios puntos a la salida! y se determina que la elocidad promedio de flu(o es 88pies0s" suponiendo que la densidad del aire es /"/@.l&m0pie=! calcule el consumo mínimo de potencia del motor del entilador" <
E
in
< E ot
-K8K7
Cate of net energ transfer b &eat, or, and mass
0 (stead)
1 dE sstem dt
-KKK8KKK7
1
Y
<
E
<
in 1 E ot
Cate of %&ange n nternal, net%, "otental, et%. energes
<
W ele%t, n 1 m< ar eout 1 m
V out2
&ere 3
2
m
Su)%/u,( /e &i,i&u& *o4e- i,*u/ -e5ui-ed i% de/e-&i,ed /o )e W
n
(22 ft/s)
V 2
<
out
1 m
1 (1'.5 lbm/s)
2 sn%e 1 Btu 1.055 ! and 1 !/s 1000 *.
2
1 Btu/lbm 2
2
25,037 ft /s
2
1 0.1'35 Btu/s 1 151 W
2-53 4a fuerza que impulsa el flu(o de los fluidos es la diferencia de presión una
&om&a tra&a(a eleando la presión Iconirtiendo el tra&a(o mecánico de su e(e en energía de flu(oF" )e determina que una &om&a de gasolina consume 7"D 2J de potencia el$ctrica cuando esta tra&a(ando" )i la diferencia de presiones entre la descarga y la succión de la &om&a es @2a! y los cam&ios de la elocidad y altura son desprecia&les! determine el flu(o olum$trico máimo posi&le de la gasolina" Analysis For a %ontrol olume t&at en%loses t&e "um"=motor unt, t&e energ balan%e %an be rtten as
<
<
E n E out
1 dE
-K8K7
Cate of net energ transfer b &eat, or, and mass
<
<
/ dt 0 (stead) 1 0 Y E < 1 E
sstem
n
-KKK8KKK7
out
Cate of %&ange n nternal, net%, "otental, et%. energes
v
<
v
< V
v
W /n E m< ( P )1 1 m<( P )2 Y W n 1 m<( P 2 P 1) 1
C P
<
sn%e m< 1 V/v and t&e %&anges n net% and "otental energes of gasolne are neglgble, >olng for olume flo rate and substtutng, t&e ma+mum flo rate s determned to be
<
< W
V
ma+
n
1
3. !/s
1
#
7 #a
3
1 #a ⋅ m
1 0.543 m
3
/!
1 !
2-54 'n un centro comercial! una escalera el$ctrica está diseada para moer a
7/ personas de @.2g cada una! a una elocidad constante de /"Dm0s! por una pendiente de K.N" 6etermine el consumo mínimo de potencia necesario para moer la escalera" ¿Cuál sería su respuesta si aumentara el do&le la elocidad de la escalera? Analysis t desgn %ondtons, t&e total mass moed b t&e es%alator at an gen tme s
-ass (30 "ersons)(75 g/"erson) 2250 g 6&e ert%al %om"onent of es%alator elo%t s V ert 1 V sn '5N
1 (0. m/s)sn'5N
nder stated assum"tons, t&e "oer su""led s used to n%rease t&e "otental energ of "eo"le. 6ang t&e "eo"le on eleator as t&e %losed sstem, t&e energ balan%e n t&e rate form %an be rtt en as
<
<
E n E out
-K8K7
Cate of net energ transfer b &eat, or, and mass
/ dt
dE 1
10 Y
sstem
-K8K7
C E
<
E n 1 dE ss / dt ≅
ss
t
Cate of %&ange n nternal, net%, "otental, et%. energes
W <n 1
PE mg z 1 1 mgV ert
t
t
6&at s, under stated assum"tons, t&e "oer n"ut to t&e es%alator must be eual to t&e rate of n%rease of t&e "otental energ of "eo"le. >ubsttutng, t&e reured "oer n"ut be%omes <
W
1 !/g n
1 mgV ert 1 (2250 g)($.1 m/s2 )(0. m/s)sn'5N
2
2
1 12.5 !/s 1 12.5 kW
1000 m /s *&en t&e es%alator elo%t s doubled to V 1. m/s, t&e "oer needed to dre t&e es%alator be%omes <
W
1 !/g n
1 mgV ert 1 (2250 g)($.1 m/s2 )(1. m/s)sn'5N
2
2
1 25.0 !/s 1 25.0 kW
1000 m /s Discussion ote t&at t&e "oer needed to dre an es%alator s "ro"ortonal to t&e es%alator elo%t.
2-55 >n automóil que se muee a tra$s del aire *ace que la elocidad del aire
Imedida con respecto al e*ículoF disminuya y llene un canal de flu(o más grande" >n automóil tiene un área efectia de un canal de flu(o de 7m+" 'l automóil ia(a a 9/2m0* en un día en el que la presión &arom$trica es de @/ mmHg y la temperatura es de 8/NC" 6etrás del auto! la elocidad medida del aire Icon respecto del autoF es de D8 2m0* y la temperatura es de 8/NC" 6etermine la potencia necesaria para moer este automóil a tra$s del aire y el área del canal efectio de flu(o detrás del automóil" P 1 (700 mm Hg)
0.1333 #a
1 $3.31 #a
1 mm Hg and t&e s"e%f% olume of t&e ar s
"# (0.27 #a m3 /g K)(2$3 K)
!
1
1
⋅
⋅
1 0.$012 m3 /g
P $3.31 #a
6&e mass flo rate t&roug& t&e %ontrol olume s 2
(3 m )($0/3. m/s)
A V m< 1
1
1
1
v
3
0.$012 m /g
1 3.22 g/s
6&e "oer reurement s <
W
1 m<
V 2
: V 2
1
2
2
1 (3.22 g/s)
2
($0 / 3. m/s) : (2 / 3. m/s) 1 !/g 2
2 m<
v
Y A2
1 v V 2
3 2 1 (3.22 g/s)(0.$012 m /g) 1 3.29 m
(2/3.) m/s
2
1000 m /s
6&e outlet area s m< 1 A2V 2
1 4.42 kW 2
E"%$%#$%a! &# $(#r!% &# ##rg'a. 2-56E ¿#u$ es eficiencia mecánica? ¿#u$ significa eficiencia mecánica de -//Z
en una tur&ina *idráulica?
2-57C ¿Cómo se define la eficiencia com&inada de la &om&a acoplada a un
motor?
6Puede l# e+!ie,!i# !o&)i,#d# de &o/o- )o&)# %e- &#"o- 5ue l# e+!ie,!i# del &o/o- o de l#
)o&)#
1
. "um"=motor
1
"um"
E <
: E < me%&,out
motor
me%&,/n
1
W <
C E <
<
W <
ele%t,/n
W "um"
1
me%&,flud
W <
ele%t,/n
ele%t,/n
2-58C 6efina la eficiencia de una tur&ina! de un generador y del tur&ogenerador"
W <
-e%&an%al energ out"ut
. turbne
s&aft,out
1
1I C E <
-e%&an%al energ e+tra%ted from t&e flud W < generator
η
1 Ele%tr%al "oer out"ut 1 < -e%&an%al "oer n"ut W
.
turbne=gen
1.
.
turbne generator
I
me%&,flud
ele%t,out
s&aft,n
1
W <
ele%t,out
E <
<
E
me%&,n
W <
1I E
ele%t,out
<
me%&,out
I
me%&,flud
2-59C ¿uede ser mayor la eficiencia com&inada de un tur&ogenerador! que la
eficiencia de su tur&ina o de su generador? 'plique"
2-60 >n quemador el$ctrico a&ierto de 8K2J! con campana! está instalado en un
área donde los costos unitarios de electricidad y gas natural son X/"-/ 2J0* y X-"8/0termia I- termia1 -/..// 23F! respectiamente" )e puede suponer que la eficiencia de los quemadores a&iertos es @7 porciento para los el$ctricos! y 7D porciento para los de gas" Caculo la tasa de consumo de energía y el costo unitario de la energía utilizada en el quemador el$ctrico y en el gas" η
η
gas 1 ele%tr%
3J
1 73J
<
Q utl4ed
1 (Energ n"ut) M (Eff%en%) (2.' *)(0.73) 1.75 kW
9ost of utl4ed energ 1
9ost of energ n"ut
1
A0.10 / *&
Eff%en%
<
<
0.137/kWh
0.73
1.75 *
Q
utl4ed
1
Q
Eff%en% 1 0.3 1 4.61 kW (15,700 Btu/&) sn%e 1 * 3'12 Btu/&. 6&erefore, a gas burner s&ould &ae a ratng of at least 15,700 Btu/& to "erform as ell as t&e ele%tr% unt. otng t&at 1 t&erm 2$.3 *&, t&e unt %ost of utl4ed energ n t&e %ase of gas burner s determned t&e same a to be n"ut, gas
9ost of utl4ed energ 1
9ost of energ n"ut
1
A1.20 /(2$.3 *&)
Eff%en%
0.108/kWh
0.3
2-61 >n motor de @.*p Ipotencia en el e(eF tiene 9-"/ por ciento de eficiencia ya
está gastado! y se reemplaza por un de @.*p de alta eficiencia! con 9."K por ciento de eficiencia" Calcule la reducción de ganancia de calor del recinto! de&ida a la
mayor eficiencia! en condiciones de plena carga" <
<
<
W n, ele%tr%, standard 1 W s&aft / motor 1 (75M 7' *)/0.$1 1,'' * W
<
n, ele%tr%, eff%ent
1 W
s&aft
/motor 1 (75M 7' *)/0.$5' 5,' *
6&en t&e redu%ton n &eat generaton be%omes
Q<
redu%ton
1 W <
n, ele%tr%, standard
W <
1 1,'' 5,' 2836 W n, ele%tr%, eff%ent
2-62 >n automóil el$ctrico de 9/*p Ien el e(eF está impulsado por un motor
el$ctrico montado en el compartimiento del motor" )i la eficiencia promedio del motor es 9- por ciento! calcule la tasa de suministro de calor del motor al compartimiento del motor! a plena carga" <
W Q
<
n, ele%tr%
1 W
generaton
1 W
<
s&aft
/ motor 1 ($0 &")/0.$1 $.$0 &"
<
sn%e 1 &" 0.7' *.
<
n, ele%tr%
W
s&aft out
1 $.$0 $0 1 .$0 &" 6.64 kW
2-63 >n motor de @.*p Ipotencia en el e(eF cuya eficiencia es 9-"/ por ciento! se
*a gastado! y se a a sustituir por uno de alta eficiencia! con 9."K por ciento de eficiencia" 'l motor tra&a(a K7;D *oras por ao! con un factor de carga de /"@." )uponga que el costo de la electricidad es X/"/D 2J*! calcule la cantidad de energía y dinero a*orrado como resultado de la instalación del motor de alta eficiencia" Wam&i$n determine el periodo de recuperación simple! si los precios de compra de los motores de eficiencia normal y alta eficiencia son X.KK9 y X..8/! respectiamente" W <
1 W < / 1 (#oer ratng)(oad fa%tor) / s&aft standard standard 1 W < / 1 (#oer ratng)(oad fa%tor) / W < ele%tr% n, eff%ent s&aft eff%ent eff%ent W < #oer sangs 1 W < ele%tr% n, standard
ele%tr% n, standard
= (#oer
ele%tr% n, eff%ent
ratng)(oad fa%tor)1/ standard 1/ eff%ent L
Energ >angs (#oer sangs)(M"eratng Hours) =
(#oer Catng)(M"eratng Hours)(oad Fa%tor)(1/ [standard= 1/[eff%ent)
=
(75 &")(0.7' */&")(',3 &ours/ear)(0.75)(1/0.$1 = 1/0.$5')
=
9290 kWh/)#ar
=
($,2$0 *&/ear)(A0.0/*&)
=
743/)#ar
m"lementaton 9ost 9ost dfferental A5,520 = A5,''$ A71
>m"le "aba% "erod
A71 m"lementaton %ost 1 0.096 )#ar (or 1.1 mont&s) 1 nnual %ost sangs A7'3/ ear
2-64E 4as necesidades de apor de agua en una fá&rica se satisfacen con una
caldera cuyo consume nominal de calor es .". -/ ⁶ ,tu0*" se determina que la eficiencia de com&ustión de la caldera es /"@! mediante un analizador portátil de gases" 6espu$s de a(ustar la caldera! la eficiencia de com&ustión su&e a /"D" 'n un ao! la caldera opera sin interrupciones K8// *oras" )uponiendo que el costo unitario de la energía es XK"7.0-/ ⁶ ,tu! calcule el a*orro de energía y de costos! por a(ustar la com&ustión de la cadera"
Q<
1 Q< out
<
n
furna%e
<
Q out 1 (Q nfurna%e )%urrent 1 (5.5 M 10 Btu/&)(0.7) 1 3.5 M10 Btu/&
Q Q
<
<
1 Q
n, ne
<
out
<
1 Q
n, saed
/furna%e, ne 1 (3.5 M 10 Btu/&)/0. 1 '.1M10 Btu/&
<
n, %urrent
Q
Q
< n, saed
= (0.$
n, ne
1 5.5 M 10 '.1M 10 1 0.$ M10 Btu/&
Energ >angs (M"eraton &ours)
M10 Btu/&)('200 &/ear) 2.89109 Btu/)r
9ost >angs (Energ >angs)(nt %ost of energ) =
$
(2.$M10 Btu/r)(A'.35/10 Btu) 12600/)#ar
2-66 >n salón de gimnasia tiene oc*o máquinas de leantamiento de pesas que no
tienen motores! y cuatro caminadoras! cada una de ellas proista de un motor de 8".*p Ipotencia en el e(eF" 4os motores operan con un factor de carga promedio de
/"@! al cual su eficiencia es de /"@@" 6urante las *oras pico espertinas! se usan continuamente los -8 aparatos! y tam&i$n *ay 8 personas *aciendo e(ercicios ligeros mientras esperan su turno para usar un aparato" )uponiendo que la tasa promedio de disipación de calor de las personas en un gimnasio es .8.J! determine la tasa de aumento de calor en el gimnasio! proeniente de las personas y el equipo! en condiciones de carga pico" Q
<
<
1 (o. of motors) MW motor M $ load M $ usage / motor = ' M (2.5M 7' *) M 0.70 M1.0/0.77 72 *
motors
6&e &eat gan from 1' "eo"le s Q
< "eo"le
1 (o. of "eo"le) M Q
< "erson
1 1' M (525 *) 1 7350 *
6&en t&e total rate of &eat gan of t&e e+er%se room durng "ea "erod be%omes Q
<
<
total
1 Q
<
motors
E Q
"eo"le
1 72 E 7350 1 14132 W
2-67 >n cuarto se enfría mediante circulación de agua enfriada a tra$s de un
intercam&iador de calor u&icado en un cuarto" 'l aire se *ace circular por el intercam&iador mediante un entilador de /"8.*p de potencia en el e(e" 4a eficiencia típica de los motores el$ctricos pequeos que accionan equipo de /"8.*p es de .K por ciento" 6etermine la tasa de suministro de calor del con(unto de entilador y motor al cuarto" Q<nternal generaton 1 W < n, ele%tr% 1 W
1 (0.25 &")/0.5' 0.'3 &" 345 W sn%e 1 &" 7' *.
2-68 'l agua de un lago grande se a a usar para generar electricidad mediante la
instalación de un sistema de tur&ina *idráulica\generador en una u&icación donde la profundidad del agua es de ./m" )e a a suministrar agua a razón de ./// 2g0s" )i la potencia el$ctrica generada se mide como -D;8 2J! y la eficiencia del generador es de 9. por ciento! determine a' la eficiencia general del sistema tur&ina\
generador! b' la eficiencia mecánica de la tur&ina y c' la potencia de e(e suministrada por la tur&ina al generador" e
me%&,n
e
me%&,out
1 P 1 gh $
1 !/g
1 ($.1 m/s 2 )(50 m)
2
1000 m /s 1 0.'$1 !/g
<
2
eme%&,n : eme%&,n ) 1 (5000 g/s)(0.'$1 !/g) 1 2'55 *
IC IE (me%&,flu/d 1 m<
W <
12 *
ele%t,out
. oerall
1.
turbne=gen
1 I C E <
I
me%&,flud
1 2'55 * 1 0.760 turbne=gen
1
turbne=gen
W <
s&aft,out
Y
turbne generator
. turbne
<
E
me%&,flud1
turbne
1 generator
0.7
1 0.$5 1 0.800
I C I1 (0.00)(2'55 *) 1 1$' * ] 1960 kW
2-69 'n cierta u&icación! el iento sopla constantemente a @m0s" 6etermine la e,e-(.# &e!8,i!# del #i-e *o- u,id#d de &#%# " el *o/e,!i#l de (e,e-#!i9, de *o/e,!i# de u, #e-o(e,e-#do!o, o:#% de ;0& de di8&e/-o e, e%e %io T#&)i<, de/e-&i,e l# (e,e-#!i9, e=e!$# de *o/e,!i# %u*o,ie,do u,# e+!ie,!i# /o/#l de 30 *o- !ie,/o To&e l# de,%id#d del #i-e !o&o 12> ('&? e me%& 1 ke 1
V
2
2
(7 m/s) 1 !/g
1
2 D m< 1 $VA 1 $V % '
2
1000 m /s
2 2
1 0.02'5 !/g 2
1 (1.25 g/m3 )(7 m/s)
%
2
(0 m) 1 '3,$2 g/s '
<
<
W ma+ 1 E me%& 1 m
W <
1.
ele%t
W <
Bnd turbne
1 (0.30)(107 *) 1 323 kW
ma+
2-71 )e &om&ea de un lago *acia un gran recipiente de almacenamiento situado
8/m arri&a! a una tasa de @/40s con un consumo de potencia el$ctrica de 8/"K2J" )in considerar las perdidas por fricción de las tu&erías ni los cam&ios de energía cin$tica! determine a' la eficiencia glo&al de la unidad &om&a\motor y b' la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la &om&a" mN %V N (1000 g/m3 )(0.070 m3/s) 70 ('%
1 !/g
1 ($.1 m/s 2 )(20 m)
pe2 1 gz 2
2
1000 m /s
C E <
1 m< ( e
me%&,flud
me%&,out
: eme%&,n ) 1 m< ( pe2 : 0) 1 m< pe2 1 (70 g/s)(0.1$ !/g) 1 13.7 *
C E <
13.7 *
me%&,flu/d
1 W <
"um"=motor
ele%t,/n
1 20.' * 1 0.72 or
< C E
1 m<
me%&,flu/d
:e
(e me%&,out
C E < me%&,flud
P 1
1 < V
1 0.1$ !/g 2
me%&,/n
P 2 : P 1
< V
$
1 P
) 1 m<
1 #a ⋅ m
13.7 !/s 3
0.070 m
/s
67.2
1 !
3
1 196 ka
2-72 Hay grandes aerogeneradores con diámetros de aspa de más de -//m
usadas
*#-# (e,e-#- e,e-(.# ele!!# Co,%ide-e u,# /u-)i,# e9li!# !o, u, di8&e/-o de #%*# de 100& i,%/#l#d# e, u, lu(#- e, 5ue %o*l#, *e-&#,e,/e&e,/e $ie,/o% # ;&'% %i %e /o&# l# e+!ie,!i# (lo)#l de l# /u-)i,# !o&o 32 *o- !ie,/o " l# de,%id#d del #i-e !o&o 12> ('&? de/e-&i,e l# *o/e,!i# ele!!# 5ue (e,e-# e%/e #e-o(e,e-#do- A%i&i%&o %u*o,ie,do $ie,/o% !o,%/#,/e% de ;&'% du-#,/e u, *e-iodo de 2@ de/e-&i,e /#,/o l# !#,d#d de ele!/-i!id#d !o&o el i,(-e%o (e,e-#do% *o- d.# *#-# u, *-e!io u,i/#-io de 00' de ele!/-i!id#d
e
me%&
1 ke 1
V 2
1
( m/s)
2 m< 1 $VA 1 $V
<
2
1 !/g 2
1000 m /s
2 2 % D
1 0.032 !/g 2
3
' 1 (1.25 g/m )( m/s)
2
(100 m) 1 7,5'0 g/s '
%
<
W ma+ 1 E me%& 1 me
<
<
W ele%t 1 nd turbneW ma+ 1 (0.32)(2513 *)
1 804.2 kW
mount of ele%tr%t (*nd "oer)(M"eratng &ours)(0'.2 *)(2' &) 19300 kWh Ceenues (mount of ele%tr%t)(nt "r%e) (1$,300 *&)(A0.0/*&) 1158 ("er da)
2-73E >na &om&a de agua proee 7*p de potencia de flec*a cuando está en
operación" )i la presión diferencial entre la salida y la entrada del a&om&a es de -"8 psi cuando el flu(o es de -.pies=0s y los cam&ios de elocidad y altura son insignificantes! determine la eficiencia mecánica de esta &om&a" <
E
me%&,flud
1 m<( e
me%&,out
e
me%&,n
1 V <( P P ) 1 (15 ft 3 21
v
v
) 1 m<( P
v
)2 ( P )1
L 1 m< ( P 2 P 1 )
1 Btu
/s)(1.2 "s)
1 3.33 Btu/s 1 '.71 &"
3
5.'0' "s ⋅ ft
<
m< 1 $V
C E < me%&,flud
1 W <
"um"
"um", s&aft
<
1 V / v
'.71 &"
1 &" 1 0.7 or 78.6
2-74 se &om&ea agua de un em&alse inferior a otro superior mediante una &om&a
que proee 8/2J de potencia de flec*a" 4a superficie li&re de em&alse superior está a K. más arri&a respecto a la del inferior" )i el caudal medido de agua es de /"/7 m=0s! determine la potencia mecánica que se conierte en energía t$rmica durante este proceso de&ido a efectos de rozamiento" <
<
C E me%& 1 m
3
)(0.03 m
C z 1 $V g C z 3
/s)($.1 m/s
2
)('5 m)
1
1 g ⋅ m/s 6&en t&e me%&an%al "oer lost be%ause of fr%tonal effe W < fr%t
W <
1
"um", n
E < me%&
1 20 13.2 * 1 6.8 kW
1 * 2
1000 ⋅ m/s
1 13.2 *
2-75 'l agua represada en la resa Hooer! en %eada estado >nidos! esta a
8/;m de altura respecto a la superficie del rio Colorado" ¿A que caudal de agua de&e pasar por las tur&inas *idráulicas de esta presa para producir -//^J de potencia! si la eficiencia de las tur&inas es -// por ciento? <
100,000 !/s
W <
W
1 mg < ( z 2 : z 1 ) Y m< 1 g ( z 2 : z1 )
1 ($. m/s
2
)(20 0) m
1 49500 kg/!
1 !/g 2
1000 m /s
2
2-76 >na &om&a de aceite consume 7.2J de potencia electica al &om&ear /"m=0s de aceite con p1 D;/ 2g0m=" 4os diámetros de los tu&os se succión y
descarga son Dcm y -8cm! respectiamente" )i se determina que el aumento de presión del aire por la &om&a es K// 2a! y la eficiencia del motor es 9/ por ciento! calcule la eficiencia mecánica de la &om&a" E <
1 m< ( e
me%&,flud
me%&,out
e
me%&,n
) 1 m<
( P!) 2
E
2 V 2
2
<
m< 1 $V
V 1
1
< V
A 1
2
<
1
V
2
D %
<
V
<
1 V /v
1
/'
1
<
1 A
D 1 % 2
2
2
/'
2
% (0.0 m) / '
1 1$.$ m/s
3
V
V
3
0.1 m /s
0.1 m /s
1
2
% (0.12 m) / '
1 .' m/s
1 E <
W < "um",u
me%&,flud
V
2
2
V :V 3
1 (0.1 m
( P!)
2
/s) '00 /m
2
E (0 g/m
3
1
1
N
W
)
*
N
"um",s&aft
motor W
W < "um", u
. "um"
1 W < "um", s&aft
ele%tr%
(0.$0)(35 *) 31>
2.3 *
131.5 * 1 0.3 1 83.6
( P
2 2 (.' m/s) : (1$.$ m/s) 2
2 = 2.3
<
2
P ) E $
2
1
1
2 1
1000 g ⋅ m/s
1 * 2
1 ⋅ m/s
2-77E >na &om&a con D/ por ciento de eficiencia consume 8/*p de potencia y /-#,%*o-/# 1> *ie%?'% de #(u# de u, l#(o #%/# u, e%/#,5ue !e-!#,o # /-#$<% de u,# /u)e-.# de di8&e/-o !o,%/#,/e L# %u*e-+!ie del e%/#,5ue e%/8 # ;0*ie% #--i)# de l# del l#(o De/e-&i,e l# *o/e,!i# &e!8,i!# 5ue %e u%# *#-# $e,!e- lo% e=e!/o% de l# =-i!!i9, e, l# /u)e-.#
<
<
<
W "um",u 1 . "um" W "um" 1 (0.0)(20 &") 1 1 &" < C E me%& 1
<
m
1 (2.' lbm/ft
C E me%&
3
<
C z 1 $V g C z
3
)(1.5 ft
1 lbf
2
/s)(32.2 ft/s
32.2 lbm ⋅ ft/s
W <
<
fr%t
1 &"
)(0 ft)
2
1 13.3 &"
550 lbf ⋅ ft/s
<
W "um", u E me%& 1 : C 1 1 : 13.3 &" 1 2.37 h,
2-78 >na tur&ina eólica gira a -.rpm &a(o la influencia de ientos esta&les que
fluyen por una tur&ina a una tasa de K8/// 2g0s" 4a medición de la elocidad en el etremo del aspa de la tur&ina de 8./2m0*" )i la tur&ina produce -D/ 2J de potencia! determina a' la elocidad promedio del aire y b' la eficiencia de conersión de la tur&ina" Wome la densidad del aire como -"7- 2g0m=" 1 m/s
V D 1
(250 m/&)
1
% n<
1
3. m/& 1 mn
t" % (15 /mn)
.'2 m
0 s D %
2
A 1 '
1
V1
1
m<
$ A
KE
%
(.'2 m) '
2
1 1'0 m2
'2,000 g/s 3
1 5.23 m/! 2
(1.31 g/m )(1'0 m )
< 1
1 1 2 m
1
W <
KE
1 10 * 1 0.313 1 31.3 57'.3 *
E#rg'a ) amb%#t#. 2-79C ¿Cómo afecta la conersión de energía al am&iente? ¿Cuáles son las
principales sustancias que contaminan el aire? ¿Cuál es la fuente principal de eso contaminantes?
2-80C ¿#u$ es esmog? ¿6e qu$ esta forma? ¿Cómo se forma ozono al niel
cercano al suelo? ¿Cuáles son los efectos adersos del ozono so&re la salud *umana?
2-81C ¿#u$ es lluia acida? ¿or qu$ se llama _lluia`? ¿Cómo se forman los
ácidos del a atmosfera? ¿Cuáles son los efectos adersos de la lluia ácida so&re el medio am&iente?
2-82C ¿or qu$ el monóido de car&ono es un contaminante peligroso en el aire?
¿Cómo afecta a la salud *umana! a &a(as y a altas concentraciones?
2-83C ¿que es el efecto inernadero? 6escri&a como el eceso de CB+ en la
atmosfera causa el efecto inernadero" ¿Cuáles son las consecuencias potenciales del efecto inernadero a largo plazo? ¿Cómo podemos com&atir este pro&lema?
2-84E un automóil recorre -./// millas por ao! y usa nos @-. galones de
gasolina se compara un camioneta que consumiría 9K/ galones" Cuando se quema un galón de gasolina! se producen unas -9"@ l&m de CB+! causante del calentamiento glo&al" Calcule la producción adicional de CB+ causada por una persona que cam&ia de automóil por la camioneta! durante un periodo de . aos" E+tra Oasolne
E+tra 9M2 "rodu%ed
(E+tra "er ear)(o. of ears) =
($'0 P 715 gal/r)(5 r)
=
1125 gal
(E+tra gallons of gasolne used)(9M 2 emsson "er gallon) =
(1125 gal)(1$.7 lbm/gal)
=
22163 lbm C 2
2-85 Cuando se quema un *idrocar&uro com&usti&le! casi todo su car&ono que
quema y forma CB+ Idióido de car&onoF! el principal gas causante del efecto inernadero! y por consiguiente el cam&io climático glo&al" 'n promedio! se produce /".9 2g de CB+ por cada 2J* de electricidad generando en una central el$ctrica donde se quema gas natural" >n refrigerador típico de un *ogar usa unos @//2J* de electricidad por ao" Calcule la cantidad de CB+ producido para que funcionen los refrigeradores en una ciudad con 7///// *ogares" mount of 9M2 "rodu%ed 1 (mount of ele%tr%t %onsumed)(mount of 9M 2 "er *&) = (300,000 = 1.23
&ouse&old)(700 *&/ear &ouse&old)(0.5$ g/*&)
M10 9M2 g/ear
= 123000
C2 t(/)#ar
2-86 epita el pro&lema 8\D.! suponiendo que la electricidad proiene de una
central donde se quema car&ón" 'n este caso! la producción promedio ce CB+ es -"- 2g por 2J*" <
<
E n E out
0 (stead)
1 E
-K8K7
Cate of net energ transfer b &eat, or, and mass
-KK8KK7
<
<
1 0 Y E /n 1 E out
Cate of %&ange n nternal, net%,
*o/e,#l e/! e,e-(ie%
<
(sn%e e ≅ "e ≅ mh<1 1 Qout E mh<2 0)
<
Q out 1 mc< p (# 1 # 2 )
Q
<
1 mc< p (# n # out )Lgas = (0.$5 g/s)(1.1 !/g. N9)(10N9 $5N9) = 67.93
kW
< m<
1
3
P V
1
"#
($5 #a)(0. m /s) 3
(0.27 #a.m /g.K) M 2$3 K
1 0.77 g/s
Q
7.$3 *
<
<
Q
1 mc< (# : # ) Y# 1 # E %,out
p
%,n
%,out
mc< p
%,n
1 20N9 E (0.77 g/s)(1.005 !/g. N9) 1 120NC
2-87E 'n una iienda se usan --/// 2J* de electricidad al ao! y -.// galones de
com&usti&le durante la estación fría! para la calefacción" 4a cantidad promedio de CB+ producida es 8;"K l&m0galón de com&usti&le! y -".K l&m02J* de electricidad" )i en este *ogar se reduce el uso de electricidad y com&usti&le en -. por ciento como resultado de la implementación de medidas de conseración de la energía! calcule la reducción en las emisiones de CB+ en un ao! de&idas a ese *ogar" m< 3 1 m<1 E m< 2 1 0.1E 2 1 2.1 lbm/!
v 3
P
≅ v
$ Q120 NF
1 0.0120 ft
3
1 10 "sa /lbm # 3 1 120NF 3
V 3
1
m<3v 3
1
'm<3v 3
% D
A3
2
1 '(2.1 lbm/s)(0.0120 ft % (0.5 ft) 0.1733 "t/! 1
3
/lbm)
2
*&en t&e tem"erature at t&e e+t s 10NF, e &ae m< 3 1 m<1 E m<2 1 0.1E 2 1 2.1 lbm/!
P 3
1 10 "sa
v3
≅ v $ Q10
NF
1 0.0151 ft 3 /lbm
# 3 1 10NF
v
V 3
1
m< 3 3
A3
1
'm<3v 3 D %
2
3
1
'(2.1 lbm/s)(0.0151 ft /lbm) %
(0.5 ft)
2
1 0.1766 "t/!
2-88 >n automóil normal rueda 8//// 2m por ao! y emite unos --2g de %Bb por
termia Ióidos de nitrógenoF por ao a la atmosfera" 'l gas natural que se quema en una estufa emite unos K"7 g de %Bb por termia I- termia1 -/./// 23F las centrales el$ctricas emiten unos @"-g de %Bb por 2J* de electricidad que producen" magine una familia que posee dos automóiles y cuya casa consume 9/// 2J* de electricidad y -8// termias de gas natural" Calcule la cantidad de %Bb emitidos a la atmosfera por ao! por la casa y los automóiles de esa familia P
1 30 "sa # 1 '00NF h3 1 1237.$ Btu/lbm 3
3
P ' 1 25 "sa
h'
≅
h $ Q212 o F 1 10.21 Btu/lbm
# ' 1 212NF
m
m
m<1 1 m< 2 1 m
<
E
<
n
E
-K8K7
out
1 E
Cate of net energ transfer
10
-KK8KK7
Cate of %&ange n nternal, net%,
b &eat, or, and mass
*o/e,#l e/! e,e-(ie%
<
E
0 (stead)
<
/n 1 E out
m<1h1 E m<3 h3 1 m<2 h2 E m<'h'
<
<
(sn%e Q 1 W 1 C e ≅
"e ≅ 0)
m< a Ih 2 : h1 F 1 m< s Ih3 : h' F
h3 h' h3 : h' m
2
1
p
21
(1237.$ : 10.21)Btu/lbm m
"#
⋅
N F)(130 : 0)NF (15 lbm/mn) 1 1322 lbm/mn 1 22.0' lbm/s 3
(0.370' "sa ⋅ ft /lbm ⋅ C)(5'0 C)
1
v 1
1
<
V 1
1 P 1
3
1'.7 "sa
1 13.1 ft /lbm
3
1 m
T#ma #!,#$%al m#$a%!m(! &# tra!"#r#$%a &# $al(r. 2-89C ¿Cuáles son los mecanismos de transferencia de calor? os tres me%ansmos de transferen%a de %alor son la %ondu%%
2-90C ¿Cuál conduce me(or el calor! el diamante o la plata? El damante tene una %ondu%tdad t?rm%a m@s alta ue la "lata, "or lo tanto el damante es un me;or %ondu%tor del %alor
2-91C ¿llega alguna parte de energía solar a la tierra por conducción o conección? o. Es "uramente "or rada%
2-92C ¿'n que difiere la conección forzada de la conección natural?
2-93C ¿#u$ es un cuerpo negro? ¿'n que difieren los cuerpos reales un cuerpo
negro?
2-94C 6efina emisiidad y a&sor&encia" ¿Cuál es la ley de irc**off de la radiación?
2-95 4as superficies interna y eterna de un muro de ladrillo! de .m ;m! con
7/cm de espesor y conductiidad t$rmica /";9J0m L NC! se mantiene a las temperaturasde 8/NC y .NC! respectiamente" Calcule la tasa de transferencia de calor a tra$sde la pared! en J" #
<
(20 : 5)N9
2
Q%ond 1 kA L
1 (0.$ */m ⋅ N9)(5M m ) 0.3 m
1 1035 W
2-96 4a superficie interna y eterna de idrio de una entana de 8m 8m /". cm
de dimensiones están a -.NC y ;NC! respectiamente! en inierno" )i la conductiidad t$rmica del idrio es /"@DJ0m L NC! calcule la cantidad de perdida de calor! en 23! a tra$s del idrio! durante -/*" ¿Cuál sería su respuesta si el idrio tuiera -cm de espero? # < Q %ond 1 kA L 1
(15 : )N9 (0.7 */m ⋅ N9)(2 M 2 m ) 0.005 m 1 51 * 2
6&en t&e amount of &eat transferred oer a "erod of 10 & be%omes
<
Q 1 Q %ond t 1 (5.1 !/s)(10 M 300s) 1 202200 kJ
2-98 >n perol de aluminio! cuya conductiidad t$rmica es 8@7 J0m L NC! tiene un
fondo plano de 8/cm de diámetro y /"Kcm de espesor" )e transmite constantemente calor a agua *iriente en el perol! por su fondo! a una tasa de .//J" )i la superficie
interna del fondo del perol está a -/.NC! calcule la temperatura de la superficie eterna de ese fondo de perol" A = % '( % (0.1 m)R 0.031' mR
Q< 1 kA
# # # 1 kA 2 1
L
L
500 * 1 (237 * / m ⋅o 9)(0.031' m 2 )
# 105o 9 2
0.00' m
# 2 105.3:C
2 -99 4os idrios interno y eterno de una entana de do&le idrio de 8m 8m
están a -DNC y ;NC! respectiamente" )i el espacio de -cm entre los 8 idrios esta lleno de aire inmóil! determine la tasa de transferencia de calor a tra$s de la capa de aire por conducción en 2J" <
#
Q %ond 1 kA L
o
o
2
(1 : ) 9
1 (0.02 */m ⋅ 9)(2M 2 m ) 0.01 m 1 125 W 1 0.125 kW
2-100 6os superficies de una placa de 8cm de espesor se mantienen a /NC y
-//NC! respectiamente" )e determina que el calor atraiesa la placa a una tasa de .// J0m+" Calcule la conductiidad t$rmica de la placa" # # 2 Q< 1 kA 1 L
< 2 1 (Q / A) L 1 (500 */m )(0.02 m) 1 0.1 W/m.NC
k
# 1 # 2(100 = 0)N9
2-101 ara fines de transferencia de calor! se puede modelar a un *om&re quieto
como un cilindro de 7/cm de diámetro y -@/cm de longitud! con las superficies superior e inferior aisladas! y la superficie lateral a 7KNC en promedio" Calcule la tasa de perdida de calor de este *om&re! para un coeficiente de transferencia de calor por conección de -.J0m+ L NC! en un am&iente a 8/NC" A = % DL (0.3 m)(1.70 m) 1.0 mR
<
2
Q %on 1 hA# 1 (15 */m
⋅
N9)(1.0 m2 )(3' 20)N9 1 336 W
2-102 >na esfera de 9cm de diámetro! cuya superficie se mantiene a la temperatura
de --/NC! está colgada en el centro de un recinto 8/NC" )i el coeficiente de transferencia de calor por conección es -.J0m+ L NC y la emisiidad de la superficie es /"D! calcule la tasa total de transferencia de calor desde la esfera" A % DR % (0.0$ m)2 0.025'5 m2
Q
< %on
<
Q
Q
rad
o
o
1 hA# 1 (15 */m2 ⋅ 9)(0.025'5 m2 )(110 20) 9 1 3'.35 *
1 + A(# s' # o' ) 1 0.(0.025'5 m2 )(5.7 M 10 */m2 ⋅ K ' )(33 K)' (2$3 K)' L 1 1.33 *
<
<
total
1 Q
<
%on
E Q
rad
1 3'.35 E 1.33 1 50.7 W
2-104 )e sopla aire caliente a D/NC so&re una superficie plana de 8m Km! a
7/NC" )i el coeficiente de transferencia de calor por conección es ..J0m+ L NC! determine la tasa de transferencia de calor del aire a la placa! en 2J" Q
< %on
1 hA #
N9)(2 M ' m2 )(0 30)o9 = 22000 W 1 22 kW =
(55 */m
2
⋅
2-105 )e de(a una planc*a de -///J so&re la ta&la de planc*ar! con su &ase al
aire! que esta a 8/NC" 'l coeficiente de transferencia de calor por conección natural entre la superficie de la &ase y el aire que la rodea es 7.J0m+ L NC" )i la superficie de la &ase es /";! y su área es /"/8 m+! calcule la temperatura de la &ase de la planc*a" <
Q
total
1 Q
<
Q
%on
<
<
%on
E Q
rad
1 1000 *
1 hA# 1 (35 */m2 ⋅ K)(0.02 m2 )(# s 2$3 K) 1 0.7(# s 2$3 K) *
<
'
Q rad 1 + A(# s = 0.00'
# o' ) 1 0.(0.02 m2 )(5.7 M 10 * / m2 ⋅ K ' )6s' (2$3 K)' L
M 10 # s' (2$3 K)' L *
' ' 1000 * 1 0.7(# s 2$3 K) E 0.00'M 10 # s (2$3 K) L
# s 1 947 ; 1 674NC
2-106 >na c*apa metálica delgada está aislada en su cara trasera! y su cara
delantera esta epuesta a la radiación solar" 4a superficie epuesta de la c*apa tiene /"D de a&sor&encia! para radiación solar" )i esta radiación índice so&re la placa con una potencia de K./J0m+! y la temperatura del aire que la rodea es 8.NC! determine la temperatura de la c*apa! cuando la p$rdida de calor por conección es igual a la energía solar a&sor&ida por la placa" )uponga que el coeficiente de transferencia de calor por conección es ./J0m+ L NC! y desprecie la perdida de calor por radiación" Q< 1 Q< solarabsorbed %on < - Q solar 1 hA(# s # o ) 2
0. M A M '50 */m
1 (50 */m2 ⋅ N9) A(# s 25)
# s 1 32.2 NC
2-108 >n tu&o de .cm de diámetro eterno y -/cm de longitud! con agua a D/NC!
pierde calor al aire que la rodea! a .NC! por conección natural el coeficiente de la transferencia de calor es 8.J0m+ L NC" Calcule la tasa de perdida de calor del tu&o! por conección natural! en 2J" A = ) % D*L 3.1'+(0.05 m)(10 m) 1.571 mR
<
Q %on 1 hA# 1 (25 */m
2
⋅
N9)(1.571 m2 )(0 5)N9 1 2945 W 1 2.95 kW
2-109 4a superficie eterna de una nae en el espacio eterior tiene /"; de
emisiidad! y /"8 de a&sor&encia para la radiación solar" )i esta radiación incide so&re la nae a una tasa de -///J0m+! determine la temperatura superficial de la nae! cuando la radiación emitida es igual a la energía solar a&sor&ida" Q<
solarabsorbed
- Q
<
1 Q<
rad
A(# s solar 1 + 2
'
# s"a%e' )
0.2 M A M (1000 */m ) 1 0. M A M (5.7 M 10 */m
2
⋅
'
'
K )# s
(0 K)' L
# s 1 276.9 ;
2-111 >n recipiente esf$rico de acero! cuyo diámetro eterior es 8/cm! y cuya
pared *ueca tiene el espesor de /"Kcm! se llena con agua y *ielo a /NC" 4a superficie eterna está a .NC" Calcule la tasa aproimada de p$rdida de calor a tra$s de la esfera! y la rapidez con que se funde el *ielo en el recipiente" A = % D( 3.1'S(0.2 m)R 0.12 mR
#
(5 : 0)N9 Q%ond 1 kA L 1 (0.2 */m⋅ 9)(0.12 m ) 0.00' m 1 12,632 W
<
<
Q
m
i$
12.32 !/s
o
1333.7 !/g 1 0.038 kg/!
2
(! !%gu%#t#! ,r(bl#ma! !# ba!a # #l t#ma #!,#$%al (,$%(al &# tra!"#r#$%a &# $al(r. 2-140 >na tar(eta de circuito tiene -/cm de altura y 8/cm de anc*o! contiene -//
c*ips muy (untos cada uno genera calor a una tasa de /"/DJ! y lo transfiere por conección al aire que lo rodea! que está a 8.NC" 4a transferencia de calor de la cara posterior de la tar(eta es desprecia&le" )i el coeficiente de transferencia de calor por conección! en la superficie anterior es -/J0m ² L NC! y es desprecia&le la transferencia de calor por radiación! la temperatura superficial promedio de los c*ips es: a' 8;NC b' K.NC c' -.NC d' D/NC e' ;.NC
2-141 >na resistencia el$ctrica de ./cm de longitud y /"8cm de diámetro!
sumergida en agua! se usa para determinar el coeficiente de transferencia de calor en agua *iriendo! a -atm" )e mide la temperatura superficial de la resistencia! y resulta -7/NC cuando un áttmetro indica que el consumo de potencia el$ctrica es K"- 2J" 'ntonces! el coeficiente de transferencia de calor es: a' K7.//J0m² L NC
b'
L NC
-7@J0m² d' -//7DJ0m² L NC
e' [email protected]/J0m²
c'
L NC
;D77/J0m ² L NC
2-142 >na superficie negra y caliente de 7m ²! a D/NC! pierde calor al aire a 8.NC
que la rodea! por conección! y el coeficiente de trasferencia de calor por conección es -8J0m ² L NC tam&i$n pierde calor por la radiación a las superficies ecinas a -.NC" 4a tasa total de perdida de calor de la superficie es: e' 7D--J a' -9D@J b' 8879J c' 87KDJ d' 7K.-J
