GUIA DE EJERCICIOS Nº 3

GUIA DE EJERCICIOS Nº 3
FISICA II
1. Una plancha de hierro de 2 cm de espesor tiene un área de 5000 cm2 en su sección
transversal. Una de las caras está a 150 °C y la otra está a 140 °C. ¿Cuánto calor fluye a
través de la placa en cada segundo? Para el hierro, k= 80 w/m K.
R: 20 KJ/s
2. Una nevera para refrescos tiene la forma de un cubo de 45 cm de longitud cada arista. Sus
paredes son de un espesor de 3 cm y están hechas de plástico (k= 0.050 W/m K). Cuando la
temperatura exterior es de 20 °C, ¿cuánto hielo se derrite dentro de la nevera cada hora?
Respuesta: 327,6 g
3. Una ventana de un metro de alto por 2 de ancho tiene un vidrio cuyo espesor es de 0,006 m,
conduce calor desde el interior a 20°C al exterior de 3C. Encuentre la diferencia porcentual
de la conduccion del calor cuando se pode dos vidrios del mismo espesor anterior, dejando
una separación de aire entre los vidrios de 0,012 m. Considere: vidrio K V = 2 x 10-6 [kcal/s
m °C], aire KA = 6 x 10-6 [kcal/s m °C].
Respuesta:62,4%
4. Tres barras de igual sección transversal se une por sus extremos, la de cobre con la de acero
y ésta con la de aluminio. El extremo libre de la barra de aluminio se pone en contacto con
el agua helada a 0ºC y el de la barra de cobre con vapor a 100ºC. Si no hay transferencia de
calor por las superficies laterales hállese la temperatura de cada unión. (k acero=19 cal/m s
°C; k cobre = 92 cal/m s °C; k aluminio = 49 cal/m s °C)
Respuesta: 22,1ºC; 87ºC.
5. Una tubería de vapor de 2 cm de radio que conduce vapor a 120ºC está rodeada de una
cubierta cilíndrica de corcho de radio interior 2 cm y radio exterior 4 cm. Esta cubierta está
rodeada a su vez de otra de espuma de poliestireno de radios 4 y 6 cm, respectivamente. La
conductividad térmica de la espuma de poliestireno es 0,01  J
 y su superficie
 m.seg .C 
exterior está en contacto con aire a 20ºC. a) ¿Cuál es la temperatura para un radio de 4 cm
donde se unen ambas capaz aislantes?
b) ¿Cuánto calor por unidad de tiempo total se
transmite fuera en un tramo de 2 m de tubería?
Respuesta: a) 90ºC ; b) 21,7 W
6. Una pared plana se mantiene a la temperatura constante de 100ºC, y el aire a ambos lados
de la misma está a la presión atmosférica y a la temperatura de 20ºC. Calcular el calor que
pierde por convección natural 1 m2 de pared (ambas caras) en una hora: a) si la pared es
vertical; b) si es horizontal. R: a) 73 cal/h, b) 78,3 cal/h
7. Un tubo de vapor vertical de diámetro exterior 7,5 cm y altura 4 m tiene su superficie
exterior a la temperatura constante de 95ºC. El aire que lo rodea se encuentra a presión
atmosférica y a la temperatura de 20ºC ¿Cuánto calor es cedido al aire, en una hora, por
convención natural?
Respuesta: 143,1 cal/h
8. Un agujero pequeño en un horno actúa como un cuerpo negro. Su área es de 1 cm2
y su temperatura es la misma que la del interior del horno, 1727 °C. ¿Cuántas
calorías se radían hacia fuera del agujero en cada segundo? Respuesta:21,7 cal/s
9. Una vasija metálica cilíndrica de 10 cm de altura y 5 cm de diámetro contiene helio
líquido a 4º K, temperatura a la cual su calor de vaporización es 5 cal/g. Rodeando
completamente la vasija que contiene el helio hay paredes mantenidas a la
temperatura de 80º K, que corresponde al nitrógeno líquido, habiéndose hecho el
vacío en el espacio intermedio. ¿Cuánto helio se pierde por hora? Supóngase que el
poder emisivo es 1.
Respuesta: 18,8 g/h