El vidrio de una ventana de un edificio mide 1 metro de ancho por 0,7 metros de largo y tiene un espesor de 0,4 cm. Si la temperatura de la superficie exterior del vidrio es 39 °C y la temperatura de la superficie interior es 25°C, calcular el calor que se propaga a través del vidrio durante 30 segundos, suponiendo que se trata de vidrio Pirex.
Respuestas
Respuesta:Considere una pared gruesa de 3 m de alto, 5 m de ancho y 0.30 m de espesor, cuya
conductividad térmica es kpared = 0.90 W/m.°C. Cierto día se miden las temperaturas de las
superficies interior y exterior de esa pared y resultan ser de 16 °C y 2 °C, respectivamente.
Determine:
a) La velocidad de pérdida de calor a través de la pared en ese día.
b) Idem a), si la pared interna tuviera un aislamiento de madera de 0.02 m de espesor, con
iguales temperaturas de las caras expuestas (kmadera = 0.08 W/m.°C).
c) La temperatura entre ambos materiales.
a) W
m
C
W m C m
L
T T
Qa
kA 630
0.3
16( )2
9.0( / )(15 )
2 1 2
=
− °
= °
−
= −
•
b) W
L k A L k A
T T
R
T
Q
i m m p p
b
360
( ) ( )
( )
1 2 =
+
−
=
Σ
∆
=
•
Observar que con un aislamiento de poco espesor, el flujo de calor se redujo aprox. a la mitad.
c)
m
i
b m
L
T T
Q k A
− 1
= −
•
→ Ti
= 6 °C
Ejemplo 2. Pérdida de calor a través de una ventana de una sola hoja
Considere una ventana de vidrio de 0.80 m de alto y 1.50 m de ancho, con un espesor de 8 mm y
una conductividad térmica de k = 0.78 W/m.°C. Determine la velocidad de transferencia de calor a
través de esta ventana de vidrio y la temperatura de su superficie interior para un día durante el cual
el cuarto se mantiene a 20 °C, en tanto que la temperatura del exterior es de –10°C.
Tome coeficientes de transferencia de calor por convección de las superficies interior y exterior
de la ventana como h1 = 10 W/m2
.°C y h2 = 40 W/m2
.°C.
Hipótesis: la transferencia de calor a través de la ventana es estacionaria, dado que las
temperaturas superficiales permanecen constantes.
Usando el concepto de resistencias térmicas, tenemos
C W
h A W m C m
Ri Rconv .0 08333 /
10( / . )( 2.1 )
1 1
2 2
1
1, = °
°
= = =
•
Q
T1 =16 °C
T2 = 2 °C
Explicación: