Una varilla larga y aislada para evitar perdidas de calor por sus costados eta en contacto térmico perfecto con agua hirviendo ( a presión atmosférica) en un extremos y con una mezcla de agua-hielo en el otro la varilla consiste en un tramo de acero ambos tramos tienen área transversal de 4.00 cm〖^2〗 la temperatura en la unión cobre acero-acero es de 65°c una vez que se alcanza el estado estable cuanto calor por segundo fluye del baño de vapor a la mezcla hielo-agua que longitud tiene el tramo de acero
Respuestas
El flujo de energía tiene un valor de 5.39 W y la longitud de la varilla de acero es de 0.242 metros.
EXPLICACIÓN:
1- La transferencia de calor será igual en toda la varilla porque hay un equilibrio, entonces:
Q = K(cobre)·A·ΔT(cobre)/L(cobre)
Entonces, la transferencia de calor viene dada por la resistencia térmica del cobre, el área de la sección transversal, la diferencia de temperatura y la longitud del mismo, entonces:
Q = (385 W/m·K)·(4x10⁻⁴ m²)·(100-65)ºC/(1m)
Q = 5.39 W
Entonces, la transferencia de calor en la varilla es de 5.39 W.
2- Procedemos a calcular el tamaño de la parte de acero, tenemos:
Q = K(acero)·A·ΔT(acero)/L(acero)
5.39 W = (50.2 W/m·K)·(4x10⁻⁴ m²)·(65-0)ºC/ L(acero)
L(acero) = 0.242 m
Entonces, la varilla de acero tiene una longitud de 0.242 metros.
