Cuestionario de transferencia de calor.

1-1C ¿En qué difiere la ciencia de la transferencia de calor de la ciencia de la termodinámica?

Termodinámica se ocupa de la cantidad de transferencia de calor como un sistema experimenta un proceso de un estado de equilibrio a otro. La transferencia de calor, por otra parte, se ocupa de la tasa de transferencia de calor, así como la distribución de la temperatura dentro del sistema a una hora especificada

1-2C ¿Cómo surgen las ecuaciones diferenciales en el estudio de un problema físico?

La razón es que esta gran cantidad de aplicaciones se debe a que la derivada se puede interpretar como el índice de cambio de una variable respecto de la otra y las variables que se explican los fenómenos se relacionan entre si por sus índices de cambio .

1-3C ¿Cuál es la fuerza impulsora para a) la transferencia de calor, b) el flujo de corriente eléctrica y c) el flujo de fluidos?

(a) La fuerza impulsora para la transferencia de calor es la diferencia de temperatura. (b) La fuerza motriz para el flujo de corriente eléctrica es la diferencia de potencial eléctrico (voltaje). (a) La fuerza motriz para el flujo de fluido es la diferencia de presión.

1-4C ¿Cuál es la teoría del calórico? ¿Cuándo y por qué se abandonó?

La teoría calórica se basa en la suposición de que el calor es una sustancia similar a un fluido llamado el "calórico", que es una masa, incoloro, inodoro sustancia. Fue abandonado en el medio del siglo XIX, después de que se demostró que no hay tal cosa como el calórico.

1-20 Se va a calentar una bola de aluminio de 15 cm de diámetro desde 80°C hasta una temperatura promedio de 200°C. Tomando la densidad y el calor específico promedios del aluminio en este rango de temperaturas como r _ 2 700 kg/m3 y cp=0.90 kJ/kg · °C, determine la cantidad de energía que necesita ser transferida a la bola. Respuesta: 515 kJ

Una bola de aluminio va a ser calentado de 80 * C * C a 200. La cantidad de calor que necesita ser transferida a la bola de aluminio ha de ser determinado.

Supuestos Las propiedades de la bola de aluminio son constantes

propiedades La densidad media y el calor específico del aluminio se dan para ser * = 2700 kg / m3 y kJ / kg. * C.

Análisis La cantidad de energía añadida a la bola es simplemente el cambio en su energía interna, y se determina a partir

[pic 1][pic 2]

Cuando

[pic 3]

Sustituyendo

[pic 4]

6

Por lo tanto, 515 kJ de energía (calor o trabajo, tales como energía eléctrica) tiene que ser transferido a la bola de aluminio para calentar a 200 * C

1-25 Se va a calentar 1.2 kg de agua líquida con una temperatura inicial de 15°C a 95°C en una tetera equipada en su interior con un elemento calefactor eléctrico de 1.200 W. La tetera pesa 0.5 kg y tiene un calor específico promedio de 0.7 kJ/kg · K. Si se asume que el calor específico del agua es de 4.18 kJ/kg · K y se desprecia cualquier pérdida de calor de la tetera, determine cuánto tardará el agua en alcanzar la temperatura deseada.

Respuesta: 6 min

[pic 5]

El agua líquida es para ser calentado en una tetera eléctrica. El tiempo de calentamiento es a determinar.

Supuestos pérdida de 1 El calor de la tetera es insignificante. 2 propiedades constantes se pueden utilizar tanto para la tetera y el agua.

Propiedades Los calores específicos medios son dados a ser de 0,7 kJ / kg · K para la tetera y 4,18 kJ / kg · K para el agua.

Análisis Tomamos la tetera y el agua en ella como el sistema, que es un sistema cerrado (masa fija). El balance de energía, en este caso se puede expresar como

[pic 6]

Entonces la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura del agua y la tetera de 15 ° C a 95 ° C es

[pic 7]

La unidad de calefacción eléctrica 1200-W suministrará energía a un ritmo de 1,2 kW o 1,2 kJ por segundo. Por lo tanto, el tiempo necesario para este calentador para suministrar 429,3 kJ de calor se determina a partir

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Discusión En realidad, se tardará más de 6 minutos para llevar a cabo este proceso de calentamiento, ya que algunos la pérdida de calor es inevitable durante el calentamiento. Además, las unidades de calor específico kJ / kg · ° C y kJ / kg · K son equivalentes, y puede ser intercambiado.

1-23 Se calienta agua en un tubo aislado de diámetro constante por medio de un calentador eléctrico de resistencia de 5 kW. Si el agua entra en el calentador de manera estacionaria a 15°C y sale a 60°C, determine el gasto masa de agua.

[pic 9]

El agua se calienta en un tubo aislado por un calentador de resistencia eléctrica. La tasa de flujo de masa de agua a través del calentador se va a determinar.

Hipótesis 1 El agua es una sustancia incompresible con un calor específico constante. 2 Los cambios de energía cinética y potencial son despreciables, Δke ≅ ≅ Δpe 0 3 La pérdida de calor del tubo aislado es insignificante.

Propiedades El calor específico del agua a temperatura ambiente es cp = 4,18 kJ / kg · ° C.

Análisis Tomamos el tubo como el sistema. Este es un volumen de control ya que la masa cruza la frontera del sistema durante el proceso. Observamos que este es un proceso de flujo estable ya que no hay cambio con el tiempo en cualquier punto y por lo tanto, sólo hay una entrada y una salida y por lo tanto 0 y == 0CVCV = Δ = ΔEmmmm &&& 21, y el tubo está aislado. El balance de energía para este sistema de flujo estable se puede expresar en la forma como tasa

[pic 10]

1-55 Una corriente eléctrica de 5 A que pasa por un resistor tiene un voltaje medido de 6 V a través del resistor. El resistor es un cilindro con 2.5 cm de diámetro y 15 cm de longitud. El resistor tiene una temperatura uniforme de 90°C y aire a temperatura ambiente de 20°C. Si se supone que la transferencia de calor por radiación es despreciable, determine el coeficiente de transferencia de calor por convección.

Respuesta: 33.6 W/m2 · K

Una resistencia eléctrica con una temperatura uniforme de 90 ° C se encuentra en una habitación a 20 ° C. El coeficiente de transferencia de calor por convección se va a determinar.

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