Capítulo 18. Transferencia de calor
Nota: Tome como referencia las tablas 18-1 y 18-2 donde hallará las conductividades térmicas y otras constantes necesarias para la resolución de los problemas de esta sección.

Conductividad
18-1. Un bloque de cobre tiene una sección transversal de 20 cm2 y una longitud de 50 cm. El extremo izquierdo se mantiene a 0º C y el extremo derecho está a 100º C. ¿Cuál es la rapidez del flujo de calor en watts? k = 385 W/m K; Δt = 100º C – 0º C = 100 Cº; 20 cm2 = 20 × 10–4 m2

H=

kA"t (385 W/m Cº)(20 # 10!4 m 2 )(100 Cº)
=
;
L
0.50 m
H = 154 W

18-2. En el problema 18.1, ¿cuál es el flujo de calor si el bloque de cobre se sustituye por un bloque de vidrio de las mismas dimensiones? kG = 0.80 W/m K; A = 20 × 10–4 …ver más…

T 4 , así que al cambiar el radio NO cambia el grado de radiación.
A

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*18-12. La emisividad de una esfera metálica es 0.3, y a una temperatura de 500 K irradia una potencia de 800 W. ¿Cuál es el radio de la esfera?
R = e! T 4 = (0.3)(5.67 # 10"8 W/m 2 K 4 )(500 K) 4 = 1063 W/m 2 ; R =
A = ! r2 =

P
;
R

r=

P
A

P
800 W
;
=
!R
! (1063 W/m 2 )

r = 0.489 m
*18-13. Si cierto cuerpo absorbe 20% de la radiación térmica incidente, ¿cuál es su emisividad?
¿Qué energía emitirá este cuerpo en 1 min si su superficie es de 1 m2 y su temperatura es de 727º C? e = 20% = 0.2; T = 273º + 727º = 1000 K;

τ = 60 s;

R = eσT4 = (0.2)(5.67 × 10-8 W/m2 K4)(1000 K)4; R = 11 340 W/m2
R=

E
;
A!

E = RA! = (11 340 W/m 2 )(1 m 2 )(60 s) ;

E = 680 kJ
*18-14. La temperatura de operación del filamento de una lámpara de 25 W es de 2727º C. Si la emisividad es 0.3, ¿cuál es el área total del filamento? [T = 2727º C + 273º = 3000 K]

P = e! AT 4 ;

A=

25 W
;
(0.3)(5.67 # 10 W/m 2 K 4 )(3000 K) 4
"8

A = 1.81 × 10–5 m2;
A = 0.181 cm2

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Problemas adicionales
18-15. Un panel de vidrio de una ventana mide 60 cm de ancho, 1.8 m de alto y 3 mm de espesor.
La temperatura interior es de 20º C y la temperatura exterior de −10º C. ¿Cuánto