CONDUCCIÓN TÉRMICA EJERCICIOS RESUELTOS PDF TRANSFERENCIA POR CONVECCIÓN – RADIACIÓN – CONDUCTIVIDAD
EJERCICIO 1
Si abrimos la ventana de una habitación cerrada, esta se enfriará por:
A) conducción
B) radiación
C) inducción
D) convección
E) sublimación
EJERCICIO 2
Indica la alternativa que presenta la secuencia correcta, luego de determinar si cada proposición es verdadera (V) o falsa (F).
I) La transferencia de calor por convección se produce incluso en el vacío.
II) En el proceso de transferencia de calor por conducción entre dos cuerpos, es necesario el contacto entre ellos.
III) En el proceso de transferencia de calor por convección en un fluido, el calor se transfiere debido al movimiento del fluido.
A) VFF
B) FFV
C) VVV
D) FVF
E) FVV
Resolución
I) Falsa:
La transferencia de calor por convección implica siempre un movimiento de masa, por lo cual no puede producirse en el vacío. En el vacío puede ocurrir la transferencia de calor por radiación.
II) Verdadera:
En la transferencia de calor por conducción, la energía se transfiere de molécula a molécula sin que estas se desplacen. Por ello, para que un cuerpo transfiera calor a otro cuerpo por conducción deben estar en contacto.
III) Verdadera:
En la transferencia de calor por convección el fluido experimenta un desplazamiento de masa y una diferencia de densidades. Este movimiento se denomina corriente de convección. Ejemplo: El H2O que esta en la parte inferior se calienta y pierde densidad por lo tanto asciende y origina el movimiento del fluido.
Clave E
EJERCICIO 3
Con respecto al mecanismo de transferencia de calor por convección se propone que:
I) Se produce únicamente en los líquidos.
II) No requiere una diferencia de temperaturas.
III) Puede ser producido mediante dispositivos mecánicos.
A) VVV
B) VFV
C) VVF
D) FFV
E) FFF
Resolución
I) Falso
La transferencia de energía calorífica es típica en los líquidos como en los gases.
II) Falso
Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es casi seguro que se producirá movimiento del fluido. Este movimiento transfiere calor de una parte del fluido a otro, por un proceso llamado convección.
III) Verdadero
El movimiento del fluido puede ser natural o forzada. Cuando utilizamos un dispositivo mecánico, por ejemplo un ventilador, la convección se logra moviendo el fluido por acción del ventilador.
Rpta. : "D"
EJERCICIO 4
Respecto a la transferencia de calor, determine si cada una de las siguientes proposiciones es verdadera (V) o falsa (F) y marque la secuencia correcta:
I) En el vacío el calor se propaga solo por radiación.
II) La convección sólo ocurre en los líquidos.
III) No se pueden dar simultáneamente la conducción, la convección y la radiación.
A) VFF
B) FFV
C) VVV
D) FVF
E) VFV
EJERCICIO 5
Cuándo el agua hierve, indique como se propaga el calor.
A) conducción
B) convección
C) radiación
D) evaporación
E) sublimación
EJERCICIO 6
Respecto a la transferencia de calor por conducción, convección y radiación, determine si cada una de las siguientes proposiciones es verdadera (V) o falsa (F) y marque la secuencia correcta:
I) Para la convección necesariamente debe haber transporte de masa.
II) Para la radiación se necesita un cuerpo caliente y un fluido que traslade el calor que emite.
III) El calor que sale del sol para llegar a los cuerpos celestes que lo rodean utiliza los tres mecanismos de transferencia: conducción, convección y radiación.
A) VFF
B) FFV
C) VVV
D) FVF
E) VFV
EJERCICIO 7
Al propagarse el calor en los líquidos y los gases, se produce por:
A) radiación
B) conducción
C) convección
D) fusión
E) licuación
EJERCICIO 8
Una ventana cuadrada de 1m de lado y 1cm de espesor separa una habitación a 10°C del exterior a 0°C; siendo la conductividad térmica del vidrio de la ventana 0,7W/m.K, calcule el flujo térmico (en W) a través de la ventana.
A) 800
B) 400
C) 500
D) 300
E) 700
EJERCICIO 9
Si acercamos las manos a una hornilla encendida del calor nos llega por:
A) conducción
B) inducción
C) convección
D) radiación
E) vaporización
EJERCICIO 9
Una barra cilíndrica metálica de sección transversal 50cm2 tiene sus extremos en fuentes de calor cuyas temperaturas son 600K y 400K respectivamente. Si la conductividad térmica del metal es 350 W/m.K Si su longitud es 0,5m, determine el calor (en kJ) que fluye por una sección transversal de la barra durante 2s
A) 1,25
B) 1,30
C) 1,35
D) 1,40
E) 1,45
EJERCICIO 10
Al colocar la mano cerca de la llama de una vela sin quemarte, el calor llega a tu mano por:
A) dilatación
B) radiación
C) conducción
D) vaporización
E) fusión
EJERCICIO 11
Respecto a la transferencia de calor, determine si cada una de las siguientes proposiciones es verdadera (V) o falsa (F) y marque la secuencia correcta:
I) En un proceso de convección térmica hay un movimiento de masa caliente de fluido hacia regiones frías.
II) La transferencia de calor por conducción es predominante en los fluidos.
III) El calor proveniente del Sol se transfiere por radiación.
A) VFF
B) FFV
C) VVV
D) FVF
E) VFV
EJERCICIO 12
Cuando elevamos la temperatura de una barra de aluminio, el calor se propaga en dicha varilla por:
A) absorción
B) conducción
C) convección
D) radiación
E) fusión
EJERCICIO 13
Una placa de aluminio de 5mm de espesor se encuentra en contacto térmico con una placa de oro de 10mm de espesor. La temperatura exterior de la placa de aluminio es de 20°C y la del oro es de 30°C. Calcule aproximadamente, en °C, la temperatura en la superficie de contacto, si la rapidez de transferencia de calor en ambas placas es la misma. Las conductividades térmicas del aluminio y del oro son 238Wm–1K–1 y 314Wm–1K–1, respectivamente.
A) 24
B) 20
C) 25
D) 12
E) 36
EJERCICIO 14
Si al tocar una olla caliente nos quemamos, el calor nos llega por:
A) inducción
B) conducción
C) convección
D) radiación
E) deducción
EJERCICIO 15
El vidrio (Kvidrio = 0,8 W/m°C) de una ventana tiene un área de 3m2 y un espesor de 0,6cm. Si la cara a mayor temperatura está a 21ºC, determine la temperatura (en ºC) en la otra cara, sabiendo que la rapidez de transferencia de energía por conducción en estado estable es de 1000W.
A) 13,8
B) 12,5
C) 14,3
D) 15,5
E) 18,5
EJERCICIO 16
Cuando calentamos una varilla de hierro, el calor se propaga por:
A) radiación
B) conducción
C) convección
D) condensación
E) sublimación
EJERCICIO 17
Cuando se transfiere calor sin desplazamiento de masa, ésta transferencia de calor es por:
A) convección
B) conducción
C) radiación
D) fusión
E) condensación
EJERCICIO 18
El calor del sol nos llega por:
A) convección
B) radiación
C) conducción
D) sublimación
E) condensación
EJERCICIO 19
Se eleva la temperatura de 100g de alcohol de 20ºC a 90ºC, la propagación del calor en el alcohol es por:
A) dilatación
B) evaporación
C) conducción
D) convección
E) radiación
EJERCICIO 20
Se calienta una masa de 100g de agua de 20ºC a 100°C, la propagación del calor en el agua es por: A) dilatación
B) evaporación
C) conducción
D) radiación
E) convección
EJERCICIO 21
Una placa de estaño de 6mm de espesor y de 4cm2 de área de sección recta, tiene la misma rapidez de transferencia de calor de una placa de hierro de 10 mm de espesor y de 9cm2 de área de sección recta. Calcule aproximadamente, en °C, la diferencia de las temperaturas exteriores de la placa de hierro, si para el estaño vale 5°C. Las conductividades térmicas son 64Wm – 1K – 1 y 80,2Wm – 1K – 1 para el estaño y el hierro, respectivamente.
A) 3,96
B) 5,96
C) 4,96
D) 1,96
E) 2,96
EJERCICIO 22
Una varilla cilíndrica de aluminio de 30cm de longitud se suelda a otra varilla cilíndrica de acero de 60cm de longitud, ambas con la misma sección transversal. El extremo libre de la varilla de aluminio permanece a 127ºC y el extremo libre de la varilla de acero permanece a 28ºC. Considerando que el calor solo fluye por las varillas, calcule la temperatura (en ºC) en el plano de unión de las dos varillas. KAl= 200 W/m.K y Kacero= 40 W/m.K
A) 96
B) 88
C) 124
D) 242
E) 118
EJERCICIO 23
La figura muestra una barra conductora, de 1m de longitud y 10cm2 de sección transversal, cuya superficie lateral está recubierta con aislante térmico y sus extremos en contacto con reservorios térmicos a las temperaturas indicadas. Considerando que se funden 10g de hielo por minuto, determine aproximadamente, la conductividad de la barra (en W/m.K). Considere calor de fusión del hielo = 80 cal/g y 1 cal = 4,18 J.
EJERCICIO 24
El flujo de calor a través de una sección transversal de un tabique (área de la sección 1 m2) es de 1000W, en régimen estacionario. Si la distribución de la temperatura en función de su espesor es la mostrada en la figura, determine aproximadamente el valor de su conductividad térmica (en W/m°C). Una barra conductora térmica se instala entre dos focos de temperatura de 100°C y 0°C, respectivamente. Determine la temperatura de un punto en la barra ubicado a 10cm de la fuente caliente, cuando se establece el régimen estacionario.
EJERCICIO 25
Uno de los extremos de una barra de cobre (K=400W/m·K) de 1m longitud y 1cm2 de sección transversal se encuentra a 100 °C y el otro a 50°C.
EJERCICIO 26
Se sabe que la temperatura de fusión de la cera es 50°C. Si se funden 60g de cera por minuto, calcule el calor latente de fusión (en J/g) de la cera.
