Page 399 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada
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18.4. Un trozo de hierro caliente está suspendido por el 18.11. Señale la diferencia entre conductividad térmica y
centro dentro de un calorímetro evacuado. ¿Pode calor específico, a partir de la relación de cada uno
mos determinar el calor específico del hierro con con la transferencia de calor.
las técnicas presentadas en este capítulo? Comente 18.12. El término absortividad se usa a veces en lugar del
su respuesta. término emisividad. ¿Puede justificar tal uso?
18.5. Comente las analogías que existen entre el flujo de 18.13. ¿Por qué se requiere más acondicionamiento de aire
calor en estado estacionario y el flujo de un fluido para enfriar el interior de un automóvil color azul ma
incompresible. rino, que un automóvil blanco del mismo tamaño?
18.6. Una olla llena de agua se coloca sobre el quemador 18.14. Si se intenta diseñar una casa que ofrezca la máxi
de gas de una estufa de cocina hasta que el agua ma comodidad tanto en verano como en invierno,
hierve vigorosamente. Comente las transferencias ¿preferiría usted que tuviera el techo claro u oscuro?
de calor que se producen allí. ¿Cómo explicaría Explique su respuesta.
el hecho de que las burbujas que se forman en el 18.15. Si le interesa saber el número de kilocalorías trans
agua son llevadas a la superficie formando una pi feridas por radiación en una unidad de tiempo, pue
rámide, en lugar de subir directamente? de escribir la ley de Stefan-Boitzmann como sigue
18.7. Al colocar una llama debajo de un vaso de papel
lleno de agua, es posible hacer que el agua hierva — = eaAT4
sin que se queme del fondo del vaso. Explique esta T
situación. En esta formulación de la ley, demuestre que la
18.8. Si un trozo de madera se envuelve en un pedazo
constante de Stefan a es igual a
de papel y el sistema se calienta con una llama, el
papel se quema. Pero si el papel se enrolla apreta
1.35 X 10“11 kcal/(m2 • s • K4)
damente en una varilla de cobre y se calienta en la
misma forma, no se quema. ¿Por qué? 18.16. Cuando se calienta un líquido en un matraz de vi
18.9. En un día frío, un trozo de hierro se siente más frío al drio, se suele colocar una malla de alambre entre la
tacto que un pedazo de madera. Explique por qué. flama y el fondo del matraz. ¿Por qué es convenien
18.10. El cobre tiene más o menos dos veces más con te esta práctica?
ductividad térmica que el aluminio, pero su calor 18.17. ¿El aire caliente que se encuentra sobre el fuego se
específico es un poco menor que la mitad del que eleva o es empujado hacia arriba por las llamas?
corresponde al aluminio. Se ha fabricado un blo 18.18. ¿Es conveniente pintar un radiador de agua caliente
que rectangular de cada uno de esos materiales, de o vapor con un emisor eficiente o con uno deficien
modo que tengan masas idénticas y la misma área te? Si se pinta de negro, ¿será más eficiente? ¿Por
superficial en sus bases. Cada bloque se calienta qué?
a 300°C y se coloca encima de un gran cubo de 18.19. ¿Qué proceso es más rápido, la conducción o la con
hielo. ¿Cuál de los bloques dejará de hundirse pri vección? Dé un ejemplo para justificar su conclu-
mero? ¿Cuál se hundirá más profundamente?
Probiemas
Nota: Remítase las tablas 18.1 y 18.2 donde hallará las con 18.3. Una varilla de bronce de 50 cm de longitud tiene un
ductividades térmicas y otras constantes necesarias para la re diámetro de 3 mm. La temperatura de uno de sus extre
solución de los problemas de esta sección. mos es 76°C más alta que la del otro extremo. ¿Cuánto
calor será conducido en 1 min? Resp. 7.03 J
18.4. Un panel de vidrio de una ventana mide 10 in de
Sección 18.2 Conductividad
ancho, 16 in de largo y f in de espesor. La superficie
18.1. Un bloque de cobre tiene una sección transversal de interior está a 60°F y la exterior a 20°E ¿Cuántos
20 cm2 y una longitud de 50 cm. El extremo izquier Btu se transfieren al exterior en 2 h?
do se mantiene a 0°C y el derecho a 100°C. ¿Cuál es 18.5. Un extremo de una varilla de hierro de 30 cm de lar
la razón de flujo de calor en watts? go y 4 cm2 de sección transversal se coloca dentro de
Resp. 154W un baño de hielo y agua. El otro extremo se coloca
18.2. En el problema 18.1, ¿cuál es el flujo de calor si el en un baño de vapor. ¿Cuántos minutos tendrán que
bloque de cobre se sustituye por un bloque de vidrio pasar para transferir 1.0 kcal de calor? ¿En qué direc
de las mismas dimensiones? ción fluye éste? Resp. 10.4 min, hacia el hielo
380 Capítulo 18 Resumen y repaso
