Capítulo 04. Conducción de calor en régimen transitorio

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-69  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-69 Una barra larga de hierro (r = 7,870 kg/m3, cp = 447 J/kg· °C, k = 80.2 W/m · °C y a = 23.1 10–6 m2/s) con un diámetro de 25…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-68  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-68 Una placa de aluminio de 10 cm de espesor (r = 2,702 kg/m3, cp = 903 J/kg · °C, k = 237 W/m · °C y a = 97.1 10–6 m2/s)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-67  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-67 Una placa caliente de Pyroceram con un espesor de 6 mm (r = 2,600 kg/m3, cp = 808 J/kg · °C, k = 3.98 W/m · °C y a = 1.89…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-66I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-66I Naranjas (k
0.26 Btu/h · ft · °F y a
1.4 106 ft2/s) de 2.5 in de diámetro, inicialmente a una temperatura uniforme de 78°F se van a enfriar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-65I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-65I Capas de trozos de carne (k
0.26 Btu/h · ft · °F y a
1.4 106 ft2/s) de 6 in de espesor, inicialmente a una temperatura uniforme de 50°F…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-64  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-64 Capas de trozos de carne (k
0.47 W/m · °C y a
0.13 106 m2/s) de 23 cm de espesor, inicialmente a una temperatura uniforme de 7°C se van…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-63  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-63 Una res abierta en canal (k
0.47 W/m · °C y a
0.13 106 m2/s) de 65 kg, inicialmente a una temperatura uniforme de 37°C se va a enfriar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-62  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-62 Pollos (k
0.45 W/m · °C y a
0.13 106 m2 /s) con una masa promedio de 1.7 kg, inicialmente a una temperatura uniforme de 15°C se van a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-61  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-61 Papas blancas (k
0.50 W/m · °C y a
0.13 106 m2/s) que están inicialmente a una temperatura uniforme de 20°C y tienen un diámetro promedio de 6 cm…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-60  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-60 Una papa (r
1 100 kg/m3, cp
3 900 J/kg · °C, k
0.6 W/m · °C, y a
1.4 107 m2/s) de 9 cm de diámetro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-59  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-59 Vuelva a considerar el problema 4-58. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto de la temperatura inicial de las manzanas sobre las temperaturas finales del centro y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-58  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-58 Una persona pone unas cuantas manzanas en un refrigerador a 15°C con el fin de enfriarlas con rapidez para los invitados que están a punto de llegar. Inicialmente, las manzanas están…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-57I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-57I En una planta de procesamiento de pollos se van a enfriar pollos enteros con un peso promedio de 5 lb cada uno y que están inicialmente a 65°F en las rejillas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-56  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-56 Las frutas cítricas son muy susceptibles al tiempo frío y la exposición prolongada a temperaturas por debajo de la de congelación puede destruirlas. Considere una naranja de 8 cm de diámetro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-55  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-55 Repita el problema 4-54 para un lugar a una elevación de 1 610 m, como Denver, Colorado, donde la temperatura de ebullición del agua es de 94.4°C. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-54  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-54 Para los fines de la transferencia de calor, un huevo se puede considerar como una esfera de 6 cm de diámetro que tiene las propiedades del agua. Un huevo que está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-53  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-53 Repita el problema 4-52 para una costilla que debe estar “bien cocida”, en lugar de “casi cruda”. Se considera que una costilla está bien cocida cuando la temperatura de su centro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-52  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-52 En el Libro de cocina de Betty Crocker, se afirma que una costilla de 3.2 kg inicialmente a 4.5°C tarda 2 h 45 min para asarse hasta un término de casi…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-51 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-51 Un estudiante calcula que la transferencia de calor total de una esfera de cobre que tiene un diámetro de 18 cm y está inicialmente a 200°C hacia el medio ambiente a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-50  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-50 En una planta de procesamiento de carne, bisteces de 2 cm de espesor (k
0.45 W/m · °C y a
0.91 107 m2/s) que están inicialmente a 25°C se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-49I  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-49I Largas barras cilíndricas de acero inoxidable AISI (k
7.74 Btu/h · ft · °F y a
0.135 ft2/h) de 4 in de diámetro se tratan térmicamente tirando de ellas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-48 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-48 Vuelva a considerar el problema 4-47. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto del tiempo de enfriamiento sobre la temperatura final del centro de la flecha y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-47 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-47 Una flecha cilíndrica larga de 35 cm de diámetro hecha de acero inoxidable 304 (k
14.9 W/m · °C, r
7 900 kg/m3, cp
477 J/kg · °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-46 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-46 Vuelva a considerar el problema 4-45. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), investigue los efectos de la temperatura del horno y del tiempo de calentamiento sobre la temperatura final…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-45  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-45  En una instalación de producción, placas grandes de latón de 3 cm de espesor (k
110 W/m · °C, r
8 530 kg/m3, cp
380 J/kg · °C,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-44  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-44 Vuelva a considerar el problema 4-43. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto de la temperatura final en el centro del huevo sobre el tiempo que transcurrirá…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-43  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-43 Un huevo común se puede considerar como una esfera de 5.5 cm de diámetro cuyas propiedades son muy aproximadamente k
0.6 W/m · °C y a
0.14 106 m2…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-42  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-42 La superficie superior de una placa caliente de bronce se está enfriando bajo un flujo a presión de aire a 15ºC y un coeficiente de transferencia de calor por convección de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-41  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-41 En un proceso de endurecido, una placa de acero inoxidable de 50 mm de espesor (r = 8,238 kg/m3, cp = 468 J/kg · °C, k = 13.4 W/m · °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-40  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-40 Se va a realizar un experimento con el fin de determinar el coeficiente de transferencia de calor sobre las superficies de tomates que se colocan en agua fría a 7°C. Los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-39 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-39 Un largo tronco de madera cilíndrico (k
0.17 W/m · °C y a
1.28 107 m2 /s) tiene 10 cm de diámetro y está inicialmente a una temperatura uniforme…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-38C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-38C Se determina que el número de Biot durante un proceso de transferencia de calor entre una esfera y sus alrededores es 0.02. ¿Podría el lector usar el análisis de sistemas concentrados…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-37C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-37C Un cuerpo que está a una temperatura inicial de Ti se lleva hacia un medio a una temperatura constante de T. ¿Cómo puede el lector determinar la cantidad máxima posible de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-36C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-36C ¿Cómo se pueden usar los diagramas de temperatura transitoria cuando se especifica la temperatura superficial de la configuración geométrica en lugar de la temperatura del medio circundante y el coeficiente de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-35C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-35C ¿Cuál es el significado físico del número de Fourier? ¿Se duplicará el número de Fourier para un problema específico de transferencia de calor cuando se duplica el tiempo? Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-34C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-34C ¿Por qué los diagramas de temperatura transitoria están preparados usando cantidades adimensionales, como los números de Biot y de Fourier, en lugar de las variables reales, como la conductividad térmica y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-33C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-33C ¿Se pueden usar los diagramas de temperatura transitoria de la figura 4-16 que corresponden a una pared plana expuesta a convección sobre ambos lados, para una pared plana con uno de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-32C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-32C ¿Qué es un cilindro infinitamente largo? ¿Cuándo resulta apropiado tratar un cilindro real como si fuera infinitamente largo y cuándo no lo es? Por ejemplo, ¿es apropiado usar este modelo al…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-31C  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-31C Se desea cocer un huevo hasta cierto grado en agua hirviente. ¿Es posible acortar el tiempo de cocido aumentando la temperatura y haciendo que el agua hierva más rápido? Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-30  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-30 Un dispositivo electrónico que disipa 18 W tiene una masa de 20 g, un calor específico de 850 J/kg · °C y un área superficial de 4 cm2. El dispositivo se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-29  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-29 Vuelva a considerar el problema 4-28. Usando el software EES (o cualquier otro semejante), investigue el efecto de la temperatura inicial de las bolas sobre el tiempo de recocido y la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-28  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-28 Bolas de acero al carbón (r 7 833 kg/m3, k 54 W/m · °C, cp 0.465 kJ/kg · °C y a 1.474
10–6 m2 /s) de 8 mm de diámetro…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-27  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-27 Considere el casco esférico de un satélite que está reingresando a la atmósfera con un diámetro externo de 4 m y un espesor de 10 mm. El casco del satélite está…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-26  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-26 Un ladrillo con dimensiones de 203
102
57 mm se quema en un horno a 1,100ºC y después se le deja enfriar en una habitación con una temperatura ambiente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-25  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-25 Barras de acero (r = 7,832 kg/m3, cp = 434 J/kg · °C y k = 63.9 W/m · °C) se calientan en un horno hasta 850ºC y después se templan…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-24  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-24 Los muelles forman parte del sistema de suspensión de los automóviles y están hechos con barras de acero calentadas y enrollados en bobinas mientras son dúctiles. Considere barras de acero (r…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-23  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-23 Una persona es encontrada muerta a las 5 PM en una habitación cuya temperatura es de 20ºC. La temperatura del cuerpo es de 25ºC al momento de ser hallado y se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-22  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-22 Vuelva a considerar el problema 4-21. Con el software EES (o cualquier otro semejante), investigue los efectos del coeficiente de transferencia de calor y de la temperatura final de la placa…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-21  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-21 Considere una plancha de 800 W cuya placa base está hecha de la aleación de aluminio 2 024-T6 (r
2 770 kg/m3, cp
875 J/kg · °C, a
7.3…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 4-20  TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 4-20 Considere una esfera con un diámetro de 5 cm, un cubo con una longitud de arista de 5 cm y un prisma rectangular con dimensiones de 4 cm 5 cm 6…