Capítulo 04. Conducción de calor en régimen transitorio

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-169 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-169 Los árboles de cítricos son muy susceptibles al clima frío y la exposición prolongada a temperaturas inferiores a la de congelación puede destruir la cosecha. Con el fin de proteger los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-168 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-168 Lleve a cabo el siguiente experimento para determinar la constante de tiempo para una lata de bebida gaseosa y, a continuación, prediga la temperatura de la bebida en diferentes instantes. Deje…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-167 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-167 Repita el problema 4-166 con un plátano en lugar de una manzana. Las propiedades térmicas de los plátanos son prácticamente las mismas que las de las manzanas. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-166 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-166 Realice el siguiente experimento en su casa para determinar el coeficiente combinado de transferencia de calor por convección y radiación en la superficie de una manzana expuesta al aire ambiental. Necesitará…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-165 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-165 Considere un trozo cilíndrico de carne de cordero de 7.6 cm de diámetro (r
1 030 kg/m3, cp
3.49 kJ/kg · °C, k
0.456 W/m · °C, a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-164 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-164 Se puede concebir el número de Biot como la razón de a) La resistencia térmica a la conducción a la resistencia térmica a la convección. b) La resistencia térmica a la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-163 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-163 Una fundición de acero se enfría hasta 90% de la diferencia original de temperatura en 30 min en aire estático. El tiempo que tarda en enfriarse esta misma fundición hasta 90%…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-162 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-162 Paneles de carrocerías automotrices de cloruro de polivinilo (k
0.092 W/m · °C, cp
1.05 kJ/kg · °C, r
1 714 kg/m3), de 1 mm de espesor, salen…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-161 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-161 El análisis de sistemas concentrados de situaciones de conducción transitoria de calor es válido cuando el número de Biot es a) muy pequeño      b) aproximadamente uno      c)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-160 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-160 Se va a enfriar hasta 5°C una bebida enlatada de 6 cm de diámetro y 13 cm de altura (r
977 kg/m3, k
0.607 W/m · °C, cp
…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-159 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-159 Se enfrían por inmersión bolas de acero al carbono (r
7 830 kg/m3, k
64 W/m · °C, cp
434 J/kg · °C), inicialmente a 200°C, en un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-158 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-158 Considere un trozo cilíndrico de carne de cordero de 7.6 cm de largo y 3 cm de diámetro (r
1 030 kg/m3, cp
3.49 kJ/kg · °C, k
…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-157 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-157 El techo de 35 cm de espesor de un cuarto grande construido con concreto (k
0.79 W/m · °C, a
5.88 107 m2/s) está inicialmente a una temperatura uniforme…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-156 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-156 Se deja caer en agua con hielo un trozo grande de tejido a 35°C, con una difusividad térmica de 1 107 m2/s. El agua se agita bien, de modo que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-155 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-155 Puede considerarse una papa como una esfera sólida de 5.7 cm de diámetro con las propiedades r
910 kg/m3, cp
4.25 kJ/kg · °C, k
0.68 W/m ·…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-154 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-154 Se expone a aire a 30°C, con un coeficiente de transferencia de calor de 8.83 W/m2 · °C, una larga barra de 18 cm de diámetro, hecha de madera dura (k…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-153 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-153 En una instalación de producción, grandes placas de 40 cm de espesor, hechas de acero inoxidable (k
15 W/m · °C, a
3.91 106 m2/s) son extraídas de un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-152 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-152 Se coloca un bloque caliente de hierro (r
7 870 kg/m3, cp
447 J/kg · °C) de 18 cm de largo, 16 cm de ancho y 12 cm de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-151 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-151 Se llena con agua, inicialmente a 25°C, una lata de 10 cm de diámetro interior y 30 cm de largo, y se pone en un refrigerador doméstico que está a 3°C. El…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-150 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-150 Se dejan enfriar bolas de cobre (r
8 933 kg/m3, k
401 W/m · °C, cp
385 J/kg · °C, a
1.166 104 m2/s), inicialmente a 180°C,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-149 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-149 Un gran bloque de acero caliente (r
7 832 kg/m3, cp
434 J/kg · °C, k
63.9 W/m · °C y a
18.8 106 m2/s) se deja…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-148 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-148 Tras erupcionar un volcán, la lava a 1 200°C se encuentra fluyendo por el suelo. El suelo estaba en un principio a 15° y el flujo de lava tiene un coeficiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-147 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-147 Dos barras metálicas se calientan en un horno con una temperatura ambiente uniforme de 1 000ºC y un coeficiente de transferencia de calor por convección de 25 W/m2 · °C. La…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-146 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-146 Se producen alambres de aluminio de 4 mm de diámetro, por extrusión. Los alambres salen del extrusor a una temperatura promedio de 350°C y a una velocidad lineal de 10 m/min.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-145 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-145 Se enfrían por inmersión placas grandes de acero de 1.0 cm de espesor, desde 600°C hasta 100°C, en un recipiente con aceite que se mantiene a 30°C. El coeficiente promedio de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-144 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-144 Se desarrolla un proceso exotérmico de manera uniforme en toda la extensión de una esfera de 10 cm de diámetro (k
300 W/m · °C, cp
400 J/kg ·…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-143 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-143 Se encuentra un hombre muerto en un cuarto a 12°C. Se mide la temperatura superficial de su cintura, la cual es de 23°C y se estima que el coeficiente de transferencia…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-142 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-142 Se va a enfriar una sandía que está inicialmente a 35°C dejándola caer en un lago que está a 15°C. Después de 4 h y 40 min de enfriamiento, se dice…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-141 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-141 Una pared de ladrillo de 40 cm de espesor (k
0.72W/m · °C, y a
1.6 106 m2 /s) se calienta hasta una temperatura promedio de 18°C mediante el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-140 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-140 Considere una casa de ladrillos (k
0.72 W/m · °C y a
0.45 106 m2/s) cuyas paredes tienen 10 m de largo, 3 m de alto y 0.3 m…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-139 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-139 Repita el problema 4-138 para un alambre de cobre (r
8 950 kg/m3 , cp
0.383 kJ/kg · °C, k
386 W/m · °C, y a
1.13…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-138 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-138 Largos alambres de aluminio (r
2 702 kg/m3, cp
0.896 kJ/kg · °C, k
236 W/m · °C, y a
9.75 105 m2/s) se extruyen a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-137 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-137 Se van a enfriar trozos grandes de alimento de 10 cm de espesor que están firmemente envueltos en papel delgado, en un cuarto de refrigeración mantenido a 0°C. El coeficiente de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-136 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-136 Considere el monobloque de un automóvil hecho de hierro fundido (k
52 W/m · °C y a
1.7 105 m2/s). El motor se puede considerar como un bloque rectangular…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-135 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-135 Se calientan válvulas de motores (k
48 W/m · °C, cp
440 J/kg · °C, y r
7 840 kg/m3) hasta 800°C, en la sección de tratamientos térmicos…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-134I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-134I Vuelva a considerar el problema 4-132I. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica del centro de cada configuración geométrica en función del tiempo de enfriamiento, a medida…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-133I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-133I Repita el problema 4-132I para configuraciones geométricas de hierro fundido (k
29 Btu/h · ft · °F y a
0.61 ft2 /h). Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-132I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-132I Considere una placa cuyo espesor es de 1 in, un cilindro largo de 1 in de diámetro y una esfera de 1 in de diámetro, todas a una temperatura inicial de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-131 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-131 Considere dos placas grandes de acero con 2 cm de espesor (k = 43 W/m · °C y a = 1.17 10–5 m2/s) que se colocaron mojadas una encima de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-130 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-130 Se puede determinar que la conductividad térmica de un sólido cuya densidad y calor específico se conocen a partir de la relación k
a/rcp, después de evaluar la difusividad térmica…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-129 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-129 Durante un incendio, los troncos de algunos robles secos (k
0.17 W/m · °C y a
1.28 107 m2/s) que están inicialmente a una temperatura uniforme de 30°C se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-128I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-128I En el Libro de cocina de Betty Crocker se afirma que un pavo relleno de 14 lb inicialmente a 40°F tarda 5 h para asarse, en un horno mantenido a 325°F.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-127 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-127 Un rollo largo de placa de acero al manganeso de 2 m de ancho y 0.5 cm de espesor que está saliendo de un horno a 820°C se va a templar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-126 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-126 Se puede considerar que una salchicha es un cilindro de 12 cm de largo cuyo diámetro es de 2 cm y cuyas propiedades son r
980 kg/m3, cp
3.9…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-125 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-125 La tubería principal de agua en las ciudades debe colocarse a suficiente profundidad por debajo de la superficie del suelo para evitar que se congelen durante los prolongados periodos de temperaturas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-124 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-124 En los climas desérticos la lluvia no es algo que ocurra en forma común, ya que las gotitas que se forman en la capa superior de la atmósfera a menudo se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-123 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-123 Una losa grande de hierro (r = 7,870 kg/m3, cp = 447 J/kg · °C y k = 80.2 W/m · °C) se calentó en un principio a una temperatura uniforme…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-122 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-122 Unas cuentas esféricas de cristal recién salidas de un horno se dejan enfriar a temperatura ambiente de 30ºC. Una de ellas con un diámetro de 10 mm y a una temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-121 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-121 Pavos con un contenido de agua de 64% que están inicialmente a 1°C y que tienen una masa de más o menos 7 kg se van a congelar sumergiéndolos en salmuera a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-120I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-120I Se van a enfriar pollos con un contenido de agua de 74%, a una temperatura inicial de 32°F y una masa de alrededor de 7.5 lbm con aire refrigerado a 40°F.…