Capítulo 02. Ecuación de la conducción de calor

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-174 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-174 Escriba un programa interactivo para computadora para calcular la razón de la transferencia de calor y el valor de la temperatura en cualquier punto en el medio, para la conducción unidimensional…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-173 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-173 Escriba un programa interactivo para computadora para calcular la razón de la transferencia de calor y el valor de la temperatura en cualquier punto en el medio, para la conducción unidimensional…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-172 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-172 Escriba un ensayo sobre la generación de calor en las barras de combustible nuclear. Obtenga información sobre los rangos de generación de calor, la variación de la generación de calor con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-171 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-171 El calor se genera de manera uniforme en una barra sólida de 12 cm de largo y 4 cm de diámetro (k = 2.4 W/m · K). Las temperaturas del centro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-170 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-170 La condición de frontera de la ecuación de conducción, para una superficie adiabática, si se considera la dirección n como normal a la superficie, es a) T 0       …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-169 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-169 Los granos cosechados, como el trigo, pasan por una reacción exotérmica volumétrica mientras se encuentran almacenados. Si no se controla de manera apropiada, esta generación de calor causa que estos granos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-168 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-168 La conductividad térmica de un sólido depende de su temperatura como k aT  b, donde a y b son constantes. La temperatura en una capa plana de este sólido, a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-167 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-167 Fluye agua caliente por un tubo de PVC (k 0.092 W/m · K) cuyo diámetro interior es de 2 cm y el exterior, de 2.5 cm. La temperatura de la superficie…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-166 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-166 Un flujo de calor solar, q· s, incide sobre una acera cuya conductividad térmica es k, la absortividad solar es as y el coeficiente de transferencia de calor por convección es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-165 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-165 ¿Cuál de las siguientes es la expresión correcta para la ecuación de conducción unidimensional, de estado estacionario y de conductividad térmica constante, para un cilindro con generación de calor? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-164 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-164 Se genera calor en un material radiactivo esférico de con un diámetro de 3 cm a una tasa de 15 W/cm3. El calor se disipa al medio circundante a 25°C con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-163 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-163 Las temperaturas en las superficies interior y exterior de una pared plana de 15 cm de espesor son 40°C y 28°C, respectivamente. La expresión para la variación unidimensional estacionaria de temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-162 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-162 Se determina que la variación de la temperatura en una pared plana es T(x) 110 – 60x, donde x está en m y T está en °C. Si el espesor de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-161 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-161 Se determina que la variación de la temperatura en una pared plana es T(x) 52x  25, donde x está en m y T está en °C. Si la temperatura en…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-160 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-160 Considere una pared plana grande de espesor L, conductividad térmica k y área superficial A. La superficie izquierda de la pared se expone al aire del medio ambiente a T∞, con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-159 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-159 Considere la conducción unidimensional estacionaria de calor a través de una pared plana, una capa cilíndrica y una capa esférica, de espesor uniforme con propiedades termofísicas constantes y sin generación de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-158 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-158 Una pared plana de espesor L se sujeta a convección en ambas superficies, con la temperatura del medio ambiente T∞1 y coeficiente h1 de transferencia de calor en la superficie interior,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-157 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-157 Un horno de forma esférica está perdiendo calor en forma estacionaria y uniforme desde su superficie exterior, que tiene radio R, hacia el aire del medio ambiente que está a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-156 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-156 Una manzana de radio R está perdiendo calor de manera estacionaria y uniforme desde su superficie exterior hacia el aire del medio ambiente que está a la temperatura T∞, con un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-155 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-155 Considere un medio en el que la ecuación de la conducción de calor se expresa en su forma más sencilla como a) ¿La transferencia de calor es estacionaria o transitoria? b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-154 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-154 Se genera calor dentro de un material radiactivo esférico de 10 cm de diámetro, cuya conductividad térmica uniforme es de 25 W/m · K, a una razón de 15 W/cm3. Si…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-153 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-153 El calor se genera en un calentador eléctrico cilíndrico de 0.3 cm de diámetro a razón de 180 W/cm3 . El flujo de calor en la superficie del calentador en operación…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-152 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-152 La ecuación de la conducción de calor en un medio, en su forma más sencilla, se expresa como En las que siguen, seleccione la proposición errónea. a) El medio tiene forma…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-151 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-151 Los gases de escape de una fábrica se descargan a través de una chimenea de 10 m de alto con un diámetro externo de 1 m, muros de 10 cm de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-150 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-150 Se genera calor uniformemente, a razón de 4.2 106 W/m3, en una bola esférica (k 45 W/m · °C) de 24 cm de diámetro. La bola se expone a agua con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-149 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-149 Tiene lugar conducción unidimensional estacionaria de calor en una plancha larga de ancho W (en la dirección del flujo de calor, x) y espesor Z. La conductividad térmica de la plancha…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-148 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-148 Una pared plana, de espesor 2L 50 mm y conductividad térmica constante k 8 W/m · K, experimenta una generación uniforme de calor a razón de e· gen. En condiciones estacionarias,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-147 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-147 Una pared plana de espesor L 4 cm tiene una conductividad térmica de k 20 W/m · K. En el interior de la pared, tiene lugar una reacción química que da…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-146 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-146 Considere un tubo de agua de longitud L 17 m, radio interior r1 15 cm, radio exterior r2 20 cm y conductividad térmica k 14 W/m · °C. Se genera calor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-145 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-145 Considere una pared plana grande de concreto (k 0.77 W/m · °C) sujeta a convección en ambos lados, con T1 27°C y h1 8 W/m2 · °C en el interior y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-144 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-144 En un reactor nuclear se genera calor en unas barras cilíndricas de 1 cm de diámetro de combustible de uranio a razón de 4 107 W/m3. Determine la diferencia de temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-143 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-143 Considere una capa cilíndrica de longitud L, radio interior r1 y radio exterior r2 cuya conductividad térmica varía en un rango específico de temperaturas como k(T ) k0(1  bT 2),…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-142 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-142 Considere un alambre largo usado como resistencia con radio r1 0.3 cm y conductividad térmica kalambre 18 W/m · °C en el cual se genera calor de manera uniforme a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-141I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-141I Repita el problema 2-140I para el caso en el que no se tenga radiación solar que incida sobre la superficie. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-140I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-140I Considere una pared plana grande de espesor L 0.8 ft y conductividad térmica k 1.2 Btu/h · ft · °F. La pared está cubierta con un material que tiene una emisividad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-139 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-139 Repita el problema 2-138 para una plancha de 1 500 W Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-138 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-138 Se deja una plancha de 1 200 W sobre la tabla de planchar con su base expuesta al aire ambiente que está a 26°C. La placa base de la plancha tiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-137 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-137 Considere una pared plana grande de espesor L 0.4 m y conductividad térmica k 8.4 W/m · °C. No hay acceso al lado interior de la pared, en x 0 y,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-136 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-136 Repita el problema 2-135 para el oxígeno líquido, el cual tiene una temperatura de ebullición de 183°C, un calor de vaporización de 213 kJ/kg y una densidad de 1 140 kg/m3,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-135 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-135 La temperatura de ebullición del nitrógeno a la presión atmosférica al nivel del mar (presión de 1 atm) es 196°C. Por lo tanto, es común usar el nitrógeno en los estudios…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-134 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-134 Considere un tubo de vapor de agua de longitud L, radio interior r1, radio exterior r2 y conductividad térmica constante k. El vapor fluye dentro del tubo a una temperatura promedio…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-133 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-133I El techo de una casa consta de una losa de concreto de 0.8 ft de espesor (k 1.1 Btu/h · ft · °F) que tiene 25 ft de ancho y 35…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-132 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-132 Considere un cilindro corto de radio r0 y altura H en el cual se genera calor con una velocidad constante de e·0. El calor se pierde por convección desde la superficie…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-131 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-131 Considere una barra rectangular larga de longitud a en la dirección x y ancho b en la dirección y que está inicialmente a una temperatura uniforme de Ti. Las superficies de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-130 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-130 Considere un pequeño objeto metálico caliente de masa m y calor específico C que está inicialmente a una temperatura de Ti. Ahora el objeto se deja enfriar por convección en un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-129 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-129 Considere un reactor esférico de 5 cm de diámetro que opera en condiciones estacionarias y que tiene una variación de temperatura que se puede expresar en la forma de T(r) =…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-128 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-128 En una fábrica se utiliza un proceso de templado para tratar rodamientos de acero (c = 500 J/kg · K, k = 60 W/m · K, = 7.900 kg/m3) de 25…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-127C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-127C ¿Considere una ecuación diferencial lineal y homogénea de tercer orden. ¿Cuántas constantes arbitrarias contendrá su solución general? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-126C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-126C ¿Qué clase de ecuaciones diferenciales se pueden resolver por integración directa? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 2-125C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 2-125C ¿En qué difieren las ecuaciones diferenciales con coeficientes constantes de aquellas con coeficientes variables? Dé un ejemplo para cada tipo. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…