Urgente! Un extremo de una varilla de hierro de 30 cm de largo y 4cm2 de sección transversal se coloca dentro de un baño de hielo y agua. El otro extremo se coloca en un baño de vapor. ¿Cuántos minutos tendrán que pasar para transferir 1.0 kcal de calor? ¿En qué dirección fluye? Favor de especificar fórmula y pasos realizados, gracias.
Respuestas
Explicación:
Conductividad
18-1. Un bloque de cobre tiene una sección transversal de 20 cm2 y una longitud de 50 cm. El
extremo izquierdo se mantiene a 0º C y el extremo derecho está a 100º C. ¿Cuáles la
rapidez del flujo de calor en watts?
k = 385 W/m K; Δt = 100º C – 0º C = 100 Cº; 20 cm2 = 20 × 10–4 m2
H=
kA"t (385 W/m Cº)(20 # 10!4 m 2 )(100 Cº)
=
;
L
0.50 m
H = 154 W18-2. En el problema 18.1, ¿cuál es el flujo de calor si el bloque de cobre se sustituye por un
bloque de vidrio de las mismas dimensiones?
kG = 0.80 W/m K; A = 20 × 10–4 m2; L = 0.50 m;
H=
Δt = 100 Cº
kA"t (0.80 W/mCº)(20 # 10!4 m 2 )(100 Cº)
=
;
L0.50 m
H = 0.320 W
18-3. Una varilla de bronce de 50 cm de longitud tiene un diámetro de 3 mm. La temperatura de
uno de sus extremos es 76 Cº más alta que la del otro extremo. ¿Cuánto calor será
conducido en 1 min?
A=
! D 2 ! (0.003 m) 2
=
= 7.07 # 10"6 m 2 ; L = 0.50 m; Δt = 76 Cº
4
4
H=
kA"t (109 W/m Cº)(7.07 # 10!6 m 2 )(76 Cº)=
;
L
0.50 m
H=
Q
;
t
H =0.117 W
Q = Ht = (0.117 J/s)(60 s) ;
Q = 7.03 J
265Tippens, Física, 7e. Manual de soluciones. Cap. 18
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18-4. Un panel de vidrio de una ventana mide 10 in de ancho, 16 in de largo y 1/8 in de espesor.
La superficie interior está a 60º F y la exterior a 20º F. ¿Cuántos Btu se transfieren al
exterior en 2 h? [L = (1/8) in = 0.125 in; A = (10in)(16 in) = 160 in2]
! 1 ft 2 "
A = (160 in 2 ) #
= 1.11 ft 2 ;
2 $
% 144 in &
Q = 3980 Btu
18-5. Un extremo de una varilla de hierro de 30 cm de largo y 4 cm2 de sección transversal se
coloca dentro de un baño de hielo y agua. El otro extremo se coloca en un baño de vapor.
¿Cuántos minutostendrán que pasar para transferir 1.0 kcal de calor? ¿En qué dirección
fluye el calor?
!=
QL
(1 kcal)(0.30 m)
=
;"2
kA#t (1.2 $ 10 kcal/m s Cº)(4 $ 10"4 m 2 )(100 Cº)
τ = 625 s; τ = 10.4 min
La dirección del flujo de calor es del baño de vapor al hielo y al agua.
18-6. Una placa de acero de 20 mm de espesor tiene una sección transversal de 600 cm2. Una de
sus caras está a 170º C y la otra a 120ºC. ¿Cuál es la rapidez de la transferencia de calor