TAREA  10 de Fluidos y Termodinámica

1.   Una capa esférica tiene radios interior a y exterior b, y las temperaturas en las superficies interna y externa son T_a y T_b. Dedúzcase las ecuacionones para el flujo calorífico y para la temperatura en terminos del radio r.

            y          

2.   Una barra de 2 m de longitud está formada por un núcleo macizo de acero de 1 cm de diámetro, rodeado de una envoltura de cobre cuyo diámetro exterior es 2cm. La superficie exterior de la barra está aislada térmicamente y se mantiene uno de sus extremos a 100°C  y el otro a 0°C.

a) Calcúlese la corriente calorífica total en la barra. [RESP: H = 4.73 J/s]

b) ¿Qué fracción del total es transportada por cada sustancia? [RESP: H_ac = 4.16%, H_cu = 95.84%]

3.   Una barra esta compuesta por dos segmentos (cobre y aluminio) de la misma sección transversal y longitudes de 0.8 y 1.2m de longitud respectivamente. El extremo libre del segmento de cobre esta en contacto con un foco calorífico de 200^oC, mientras que el extremo libre de la barra de aluminio lo a esta a uno de 0^oC. Determine la temperatura del punto de unión entre las dos barras.

[RESP: T = 147.6 ^oC]

4.   Se tienen tres barras, una de aluminio, una de acero y una de cobre, de longitudes de 75cm, 30cm y 54cm respectivamente y secciones transversales idénticas de 5cm². Se sueldan (soldan ?) en serie quedando la barra de acero en el centro. El extremo libre de la barra de aluminio se pone en contacto con una fuente calorífica a 100^oC y el extremo libre de la barra de cobre con otra a 0^oC. a) Hállese la temperatura en los puntos de unión, y b) cual es el flujo calorífico en cualquiera de las barras?

[RESP: a) T₁ = 66.81 ^oC  T₂ = 12.7 ^oC;    b) H = 4.52 J/s]

5.   Por un tubo de longitud 2m, circula vapor a 120ºC, el radio del tubo es de 2cm y esta rodeado por una cubierta de espuma de poliestireno de 2cm de radio interior y 4cm de radio exterior. La conductividad térmica de la espuma es de 0.01 J/s.m^oC. Si la temperatura exterior es de 20ºC, a) ¿cuál será el flujo de calor hacia el exterior?, b) ¿cual es la temperatura para un radio de 3cm?

[RESP: a) H = 18.13 J/s;    b) T = 61.5 ^oC]

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