transferencia de calor Opciones

[tonyy]

pofaaa alguien que lo resuelva, no estoy seguro como aplicar aquí la ley de fourier

Un “cooler” (con tapa) está completamente lleno con hielo (cuya densidad es 916 kg/m3) a 0ºC (y a presión ambiente). El “cooler” puede ser considerado como un cubo, cuyas medidas exteriores son 60cm de ancho,60 cm de profundidad y 60 cm de alto, y cuyo espesor es 2cm. Suponiendo que el “cooler” está fabricado de un material sólido cuya constante de conductividad térmica es 0,065 W/(mºC), ¿en cuánto tiempo (en horas) se derretirá completamente el hielo completamente y se convertirá en agua líquida a 0°C, si la temperatura exterior es 35ºC? Nota: para este ejercicio, considere solo transferencia de calor por conducción.

Mensaje modificado por tonyy el Jul 6 2016, 08:33 PM

[iNexzr]

pofaaa alguien que lo resuelva, no estoy seguro como aplicar aquí la ley de fourier

Un “cooler” (con tapa) está completamente lleno con hielo (cuya densidad es 916 kg/m3) a 0ºC (y a presión ambiente). El “cooler” puede ser considerado como un cubo, cuyas medidas exteriores son 60cm de ancho,60 cm de profundidad y 60 cm de alto, y cuyo espesor es 2cm. Suponiendo que el “cooler” está fabricado de un material sólido cuya constante de conductividad térmica es 0,065 W/(mºC), ¿en cuánto tiempo (en horas) se derretirá completamente el hielo completamente y se convertirá en agua líquida a 0°C, si la temperatura exterior es 35ºC? Nota: para este ejercicio, considere solo transferencia de calor por conducción.

Tienes que calcular la cantidad de calor necesaria para transformar de hielo a 0°C a agua a 0°C, en donde el calor latente de fusión del hielo es de 80 cal/g o 334 Kj/Kg

Q = m* Lf, en donde m es la masa y se determina como "masa = densidad * volumen"

Después tienes que determinar el flujo de calor, que se hace con la ecuación de conducción de calor de Fourier. Finalmente divides la energía necesaria para cambiar de estado el hielo con el flujo de calor y saldrá el tiempo necesario para evaporar el hielo.

Si lo resolvemos:

m = 916 * 0,6^3 = 197,856 Kg

Por lo que la cantidad de energía será

Q = 916 * 0,6^3 * 334 = 66083,904 KJ = 66083904 J

Como es un cubo, el flujo de calor debería ser igual por las 6 caras de éste, al no tener convección, la resistencia convectiva es 0 y se asume que la T superficial de la pared exterior del "cooler" es de 35°C (Esto no es del todo cierto, puesto que al haber aire, la temperatura desciende paulatinamente al acercarse a la pared), entonces usando la ecuación de Fourier (dejaré planteada la ecuación):

Qc = A ( Te - Ti)/ (e/k)

en donde:

Qc: Flujo de calor por conducción
A: Área de transferencia = 0,6^2*6 (6 caras y cada lado de 0.6m)
Te: Temperatura exterior
Ti: Temperatura interior
e: espesor
k: conductividad térmica material

Cómo todo está en el sistema internacional y la diferencia de temperaturas en grados Celcius es equivalente a la de grados Kelvin, se tiene que el flujo de calor es:

Qc = 245,7 Watts

Se sabe que un Watts es igual a un J/s, por lo que al efectuar la división entre la energía y el flujo de calor nuestra unidad de tiempo quedará en segundos que posteriormente dividiremos en 3600 para que nuestro resultado quede en horas.

T = Q/Qc

T = 74,712, que son casi 75 horas

Si me equivoqué que alguien me corrija, saludos!

Mensaje modificado por iNexzr el Jul 7 2016, 04:14 PM

[tonyy]

pero en el ejercicio no se considera la constante de conductividad térmica del hielo
?? (en un ejercicio anterior que era de transferencia de calor en un termopanel (que es vidrio-aire-vidrio) se considera la constante de conductividad térmica del aire y su espesor )

[iNexzr]

pero en el ejercicio no se considera la constante de conductividad térmica del hielo
?? (en un ejercicio anterior que era de transferencia de calor en un termopanel (que es vidrio-aire-vidrio) se considera la constante de conductividad térmica del aire y su espesor )

No se considera al parecer, puesto que la temperatura superficial interior es 0 grados y la exterior de 35, por lo que para el flujo de calor no se considera la resistencia del hielo.

En un termopanel, al tener una capa de aire "comprimida" por dos vidrios (interior y exterior), impide que se efectúe convección, lo que implica que el aire funcione como aislante y ahí puedes tomarlo como una resistencia térmica y sumarlo a las resistencias de los vidrios.

Saludos!

Mensaje modificado por iNexzr el Jul 7 2016, 04:26 PM

[tonyy]

graciassss!!!!!!!! ahora si me quedo claro

[iNexzr]

graciassss!!!!!!!! ahora si me quedo claro

De nada compadre, para eso estamos.