TAREA  9 de Fluidos y Termodinámica

 1.    Supóngase que la barra de la figura 1 es de cobre y tiene una longitud de 10 cm y una sección transversal de 1cm². Sean T₂ = 100°C y T₁= 0°C .

a) ¿Cuál es el gradiente de temperatura del estado estacionario final a lo largo de la barra?

b) ¿Cuál es la corriente calorífica en la barra en el estado estacionario final?

c) ¿Cuál es la temperatura del estado estacionario final en un punto de la barra situado a 2cm de su extremo izquierdo?

RESP: a) D = 10 ^oC/cm;     b) H = 38.5 J/s;    c) T = 80 ^oC

2.    Una olla con fondo de acero de 1,5cm de espesor está sobre una estufa caliente. La superficie del fondo  de la olla es de 1500 cm². El agua del interior está a 100 °C , y cada cinco minutos se evaporan 750 g. Hállese la temperatura de la superficie inferior de la olla, que está en contacto con la estufa.

 RESP: T = 111 ^oC

3.    En la superficie de un lago en la que la temperatura es de -10°C  se ha formado una capa de hielo de 10cm de espesor. El agua que se encuentra debajo está a 0°C . ¿A qué ritmo ha de aumentar el espesor de la capa si el calor de fusión del agua que se congela debajo se conduce a través de la capa?

RESP: 1.87 mm/hr

4.   (a) Calcule la cantidad de pérdida de calor a través del vidrio (Cv = 0.8 J/s.m.^oC) de una ventana de 1.4 m² de área y 3 mm de espesor si la temperatura del exterior es -28^oC y la temperatura del interior es de 23^oC. (b) Se instala una ventana contra tormentas que tiene el mismo espesor de vidrio pero con un claro de aire (Ca = 0.024 J/s.m.^oC) de 2 cm entre las dos ventanas. ¿Cuál será la cantidad de pérdida de calor correspondiente en este caso?

RESP: H = 19040 J/s;    H = 84.9 J/s

5.   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 2 cm. La superficie exterior de la barra está aislada térmicamente y se mantiene uno de sus extremos a 100^oC y el otro a 0^oC. (a) Calcúlese la corriente calorífica total en la barra. (b) Que fracción del total es transportada por cada sustancia ?

RESP: H = 4.73 J/s;    b) Acero = 4.2 %    Cobre = 95.8 %

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