Física - Termodinámica

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Ejercicios de termodinámica: Conducción. Conductividad calórica.

Resolver los siguientes problemas:

1) El ambiente de una caldera está separado de otro por una pared de corcho (λ = 0,0001 cal/cm.°C.s) de 6 cm de espesor y 2,5 m ² de superficie. ¿Qué cantidad de calor ha pasado en 2,5 horas de uno a otro medio?.

Respuesta: 2312,5 cal

2) Si una estufa colocada en el interior de un ambiente produce 800 kcal/min, calcular el espesor que debe darse a una pared de 250 m ², cuyo coeficiente de conductividad es 0,02 cal/cm.°C.s, para que se mantenga una diferencia de temperatura de 15 °C con el exterior

Respuesta: 56,25 cm

3) ¿Qué tiempo tardarán en pasar 25 kcal por un disco de acero de 10 cm de radio y 1 cm de espesor, si de un lado la temperatura es de 80 °C y del otro de 30 °C?.

Respuesta: 13 s

4) ¿Qué cantidad de calor pasará en 15 minutos a través de una lámina de cobre de 30 cm ² de superficie y 5 cm de espesor, si la diferencia de temperatura entre ambas caras es de 50 °C?.

Respuesta: 248 kcal

5) Un ambiente está separado de otro por una pared de corcho de 12 cm de espesor y 3,5 m ² de superficie. ¿Qué cantidad de calor ha pasado de uno a otro ambiente en 3 horas y 20 minutos si en uno de ellos la temperatura es de 65 °C y en el otro es de 17 °C? (λ = 0,0001 cal/cm.°C.s).

Respuesta: 1680 kcal

6) Una placa de un aislador térmico tiene 100 cm ² de sección transversal y 2 cm de espesor, siendo λ = 0,1 J/s.m.°C. Si la diferencia de temperatura entre las caras opuestas es de 100 °C, ¿cuánto calor pasará a través de la lámina en un día?.

Respuesta: 432000 J

7) En la superficie de un lago en la que la temperatura es de -10 °C, se ha formado una capa de hielo de 0,1 m de espesor, el agua por debajo está a 0 °C. El calor de fusión del agua que se congela debajo de la capa se conduce a través de ésta. Se desea saber a qué ritmo aumenta el espesor de la capa de hielo.

Respuesta: 4,78.10-7 m/s

8) Una conservadora, cuyas paredes tienen una superficie de 2 m ² y un espesor de 5 cm, está construida de material aislante cuyo λ = 0,05 J/s.m.°C. La temperatura externa es de 20 °C y la temperatura interior de 5 °C, el hielo fundido descarga de la nevera a 15 °C. Si cada kilogramo de hielo cuesta $ 0,10, ¿cuánto costará mantener la nevera durante una hora?.

Respuesta: $ 0,03

9) Una lámpara incandescente trabaja a 3000 °K. El área total de la superficie del filamento es de 0,05 cm ² y el poder emisor es de 0,3. ¿Qué potencia eléctrica debe suministrarse al filamento?.

Respuesta: 6,89 W

Responder el siguiente cuestionario:

1) ¿Qué entiende por Conducción?.

2) ¿Cómo clasifica a los cuerpos respecto de su conductividad calórica?.