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Guía de ejercicios de conductividad calórica. TP05

Contenido: Termodinámica. Conducción. Conductividad calórica. Problemas con resultados

Guía de ejercicios de conductividad calórica.

Resolver los siguientes ejercicios:

Antes de realizar los cálculos convertir todas las unidades de medida a un mismo sistema, se recomienda el S.I. (Sistema Internacional).

En todos los cálculos emplear las unidades de medida, esto ayuda como guía para saber si las fórmulas y los cálculos son los correctos. Recordar que la unidad de medida del resultado del ejercicio debe corresponderse con la magnitud buscada.

Problema n° 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 m² de superficie. ¿Qué cantidad de calor ha pasado en 2,5 horas de uno a otro medio?

Respuesta: 2312,5 cal

Problema n° 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 m², 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

Problema n° 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

Problema n° 4) ¿Qué cantidad de calor pasará en 15 minutos a través de una lámina de cobre de 30 cm² de superficie y 5 cm de espesor, si la diferencia de temperatura entre ambas caras es de 50 °C?

Respuesta: 248 kcal

Problema n° 5) Un ambiente está separado de otro por una pared de corcho de 12 cm de espesor y 3,5 m² 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

Problema n° 6) Una placa de un aislador térmico tiene 100 cm² 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

Problema n° 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

Problema n° 8) Una conservadora, cuyas paredes tienen una superficie de 2 m² 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

Problema n° 9) Una lámpara incandescente trabaja a 3000 K. El área total de la superficie del filamento es de 0,05 cm² y el poder emisor es de 0,3. ¿Qué potencia eléctrica debe suministrarse al filamento?

Respuesta: 6,89 W

Responder el siguiente cuestionario:

Pregunta n° 1) ¿Qué entiende por Conducción?

Pregunta n° 2) ¿Cómo clasifica a los cuerpos respecto de su conductividad calórica?

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