Capítulo 12. Fundamentos de la radiación térmica

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-114 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-114 Según un informe de la Atomic Energy Commission, una bomba de hidrógeno se puede considerar como una gran bola de fuego a una temperatura de 7 200 K. El lector debe…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-113 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-113 Escriba un ensayo sobre las propiedades relativas a la radiación de las superficies selectivas que se usan en las placas de absorción de los colectores solares. Averigüe acerca de las diversas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-112 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-112 Una superficie a 300°C tiene una emisividad de 0.7 en el rango de longitud de onda de 0-4.4 µm y de 0.3 sobre el resto del rango de la longitud de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-111 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-111 Una superficie está expuesta a radiación solar. Las componentes directa y difusa de la radiación solar son 480 y 250 W/m2, respectivamente, y la radiación directa forma un ángulo de 35°…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-110 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-110 Incide radiación solar sobre una superficie opaca a razón de 400 W/m2. La emisividad de la superficie es 0.65 y la absortividad a la radiación solar es 0.85. El coeficiente de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-109 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-109 Incide radiación solar sobre un cuerpo semitransparente a razón de 500 W/m2 . Si 150 W/m2 de esta radiación incidente se refleja de regreso y 225 W/m2 se transmite a través…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-108 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-108 Considere una barra cilíndrica de 4 cm de diámetro y 6 cm de largo a 1 200 K. Si la emisividad de la superficie de la barra es 0.75, la cantidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-107 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-107 Una superficie absorbe 10% de radiación a longitudes de onda menores que 3 µm y 50% a longitudes de onda mayores que 3 µm. La absortividad promedio de esta superficie para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-106 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-106 Considere una superficie a 900 K. La potencia de emisión espectral del cuerpo negro a una longitud de onda de 50 µm es a) 3.2 W/m2 · µm       b)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-105 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-105 La longitud de onda a la cual la potencia de emisión del cuerpo negro alcanza su valor máximo a 300 K es a) 5.1 µm    b) 9.7 µm     …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-104 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-104 Considere una superficie a –10°C en un ambiente a 25°C. La razón máxima de calor que se puede emitir desde esta superficie por radiación es a) 152 W/m2     b) 176…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-103 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-103 Una superficie pequeña de área A1
3 cm2 y sensor de radiación de área A2
1 cm2 están orientados como se muestra en la figura. La superficie A1 es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-102 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-102 Una superficie pequeña de área A
3 cm2 emite radiación con una intensidad de radiación que se puede expresar como Ie(u, f)
100 f cos u, donde Ie tiene…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-101 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-101 La piel humana es “selectiva” cuando se trata de la absorción de la radiación solar que hace contacto con ella perpendicularmente. La piel absorbe sólo 50% de la radiación incidente con…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-100 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-100 Incide radiación solar sobre la superficie del frente de una placa delgada con las componentes directa y difusa de 300 y 250 W/m2, respectivamente. La radiación directa forma un ángulo de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-99 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-99 Una cavidad esférica de 1 m de diámetro se mantiene a una temperatura uniforme de 600 K. Ahora, se perfora un agujero de 5 mm de diámetro. Determine la velocidad máxima…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-98 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-98 La transmisividad espectral de un vidrio común de 3 mm de espesor se puede expresar como t1
0 para l  0.35 mm t2
0.85 para 0.35  l…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-97 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-97 La superficie del problema 12-96 recibe radiación solar a razón de 470 W/m2. Determine la absortividad solar de la superficie y la velocidad de absorción de la radiación solar. Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-96 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-96 La absortividad espectral de una superficie opaca es como la que se muestra en la gráfica. Determine la absortividad de la superficie para la radiación emitida por una fuente a a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-95 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-95 Considere una pequeña superficie negra de área A
3.5 cm2 que se mantiene a 750 K. Determine la razón a la cual la energía de radiación es emitida por la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-94 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-94 La transmisividad espectral de una cubierta de vidrio usada en un colector solar se expresa como t1
0 para l  0.3 mm t2
0.9 para 0.3  l…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-93 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-93 La emisividad espectral de una superficie opaca a 1 200 K se expresa aproximadamente como: Determine la emisividad total y el flujo de emisión de la superficie Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-92 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-92 Una placa plana opaca horizontal está bien aislada de sus bordes y en la superficie inferior. La superficie superior tiene un área de 5 m2 y experimenta radiación uniforme a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-91 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-91 Un sensor de radiación y una pequeña superficie de área A1 que emite radiación como un cuerpo negro se orientan como se muestra en la figura. Determine la distancia L a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-90 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-90 La luz de día y la luz incandescente pueden aproximarse como un cuerpo negro a las temperaturas superficiales efectivas de 5 800 K y 2 800 K, respectivamente. Determine la longitud…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-89C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-89 Considere un edificio ubicado cerca de los 40° de latitud N que tiene áreas iguales de ventanas por los cuatro lados. La propietaria del edificio está considerando recubrir con película reflectora…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-88I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-88I Determine la razón de la ganancia (o pérdida) neta de calor a través de una ventana de un solo vidrio fijo de in, de 9 ft de alto y 15 ft…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-87 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-87 Repita el problema 12-86 para una ventana que da al sur. 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 12-86 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-86 Un día típico de invierno en Reno, Nevada (39° de latitud N), podría ser soleado y, como consecuencia, la ganancia de calor solar a través de las ventanas puede ser mayor…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-85 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-85 Considere un edificio en Nueva York (40° de latitud N) que tiene 76 m2 de área de ventanas sobre su pared sur. Las ventanas son del tipo de hoja doble y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-84 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-84 Repita el problema 12-83 para ventanas de hoja doble que están teñidas de gris. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-83 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-83 Una casa ubicada en Boulder, Colorado (40° de latitud N), tiene ventanas comunes de hoja doble con vidrios de 6 mm de espesor y las áreas totales de las ventanas son…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-82 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-82 Una fábrica ubicada a 32° de latitud N tiene un área de encristalado de 60 m2 que da el frente hacia el oeste y que consta de ventanas de hoja doble…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-81C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-81C ¿Cuál es el efecto de un recubrimiento de baja emisividad colocado sobre la superficie interior de un vidrio de ventana en relación con a) la pérdida de calor en invierno y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-80C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-80C Describa las propiedades relativas a la radiación solar de una ventana que es idealmente adecuada para minimizar la carga de acondicionamiento del aire. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-79C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-79C ¿Qué representa el SC (coeficiente de sombra) de un dispositivo? ¿Cómo es el SC de un vidrio transparente en comparación con uno absorbente del calor? Solución: Solución 1: Canal    …

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-78C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-78C Defina el SHGC (coeficiente de ganancia de calor solar) y explique cuál es su diferencia con respecto al SC (coeficiente de sombra). ¿Cuáles son los valores del SHGC y del SC…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-77C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-77C ¿Qué es un dispositivo para producir sombra? ¿Es más eficaz un dispositivo externo o uno interno en la reducción de la ganancia de calor solar a través de una ventana? ¿De…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-76C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-76C ¿Qué fracción de la energía solar se encuentra en el rango visible a) afuera de la atmósfera terrestre y b) a nivel delmar sobre la Tierra? Responda la misma pregunta para…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-75 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-75 Determine la temperatura de equilibrio de la superficie de absorción del problema 12-73, si el lado posterior del absorbedor está aislado Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-74 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-74 Vuelva a considerar el problema 12-73. Mediante el software EES (o cualquier otro semejante), trace la gráfica de la razón neta de la energía solar transferida al agua en función de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-73 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-73 La superficie de absorción de un colector solar está hecha de aluminio recubierto con cromo negro (as
0.87 y e
0.09). La radiación solar incide sobre la superficie a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-72 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-72 Una superficie tiene una absortividad de as
0.72 para la radiación solar, y una emisividad de e
0.6 a la temperatura ambiente. Se observa que la temperatura de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-71I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-71I Incide radiación solar sobre la superficie exterior de una nave espacial a razón de 400 Btu/h ⋅ ft2. La superficie tiene una absortividad de as
0.10 para la radiación solar,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-70 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-70 Se observa que la temperatura del aire en una noche clara permanece a alrededor de 4°C. Sin embargo, se informa que el agua se ha congelado debido al efecto de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-69C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-69C Explique por qué las superficies suelen tener absortividades bastante diferentes para la radiación solar y para la que se origina desde los cuerpos circundantes. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-68C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-68C Explique por qué el cielo es azul y el atardecer es naranja amarillento. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-67C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-67C ¿Qué es la temperatura efectiva del cielo? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN ¿Te…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-66C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-66C Cuando la Tierra está lo más cercana al Sol tenemos el invierno en el hemisferio norte. Explique por qué. Asimismo, explique por qué tenemos el verano en el hemisferio norte cuando…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 12-65C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 12-65C Es probable que el lector haya observado las señales de advertencia en las carreteras expresando que los puentes pueden estar cubiertos de hielo cuando las carreteras no lo están. Explique cómo…