NO ME SALEN
(APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
CALOR Y TERMODINÁMICA
|
|
|
| |
Adicional No me salen 39* - La pared de una casa con calefacción está compuesta por dos capas de igual espesor, una de cartón en el interior y otra de madera en el exterior. La conductividad térmica del cartón es la mitad de la correspondiente a la madera. En estado estacionario, la temperatura de la superficie del cartón en el ambiente interior es 25°C y la temperatura de la superficie exterior de la madera es –5°C. Se puede afirmar entonces que: |
| a) |
la temperatura en la superficie que une el cartón con la madera es 10°C. |
| b) |
la madera es mejor aislante térmico que el cartón. |
| c) |
la diferencia de temperatura a través de la capa de madera es de 20°C. |
| d) |
no existe transferencia de calor entre el interior y el exterior de la casa a través de la pared compuesta. |
| e) |
a través de la madera se transfiere el doble de potencia calórica que a través del cartón. |
| f) |
la diferencia de temperatura a través de la capa de cartón es de 20°C |
|
|
| |
OK, bastante sencillo. Con una mirada experta se puede contestar si hacer ninguna cuenta. Pero hagámosnos los giles y resolvamos el ejercicio como si fuésemos principiantes. Mirando las opciones que nos dan es obvio que hay que conocer la temperatura intermedia, en el contacto del cartón y la madera.
Todo el calor que atraviesa el cartón atraviesa luego la madera, de modo que: |
|
|
|
|
|
| Esos pasajes de calor son descriptos por la ley de Fourier: |
|
|
| |
– kcart . A . (Ti – 25°C) |
= |
– kmad . A . (–5°C – Ti) |
|
|
| Δx |
Δx |
|
|
|
| Acá tenés un esquema que aclara los puntos: |
|
|
La áreas, A, y los espesores, Δx, son los mismos para las dos capas. De modo que la igualdad anterior puede simplificarse de este modo:
kcart . (Ti – 25°C) = kmad . (–5°C – Ti)
Pero el enunciado también agrega una relación entre las conductividades de los dos materiales: kcart = ½ kmad. Si metemos eso en la igualdad anterior, tendremos:
½ kmad . (Ti – 25°C) = kmad . (–5°C – Ti)
(Ti – 25°C) = 2 (–5°C – Ti)
|
|
|
|
|
Ti – 25°C = –10°C – 2 Ti
3 Ti = 15°C
Ti = 5°C
Con esta información, vamos a atacar las opciones que nos dieron:
|
|
|
| a) |
la temperatura en la superficie que une el cartón con la madera es 10°C.
Falso, sabemos que vale 5°C. |
| b) |
la madera es mejor aislante térmico que el cartón.
Falso, la madera tiene el doble de conductividad (lo contrario de poder aislante) que el cartón. Acordate, lo decía el enunciado: kcar = ½ kmad. |
| c) |
la diferencia de temperatura a través de la capa de madera es de 20°C.
Falso, de 5 a -5 hay 10 grados de diferencia.
|
| d) |
no existe transferencia de calor entre el interior y el exterior de la casa a través de la pared compuesta.
Falso, ridículo, exceclable, zaparrastroso, abominable, temerario, cebeciano. |
| e) |
a través de la madera se transfiere el doble de potencia calórica que a través del cartón.
Falso, ridículo, exceclable, aborrecible, detestable, odioso, repudiable, repugnante, repulsivo, despreciable, deleznable, atroz, execrable, vituperable, condenable, deplorable, censurable, incalificable, intolerable. Me mal copé. |
| f) |
la diferencia de temperatura a través de la capa de cartón es de 20°C. |
|
|
|
|
|
|
De lo más sencillo que se puede encontrar en esta guía de ejercicios. |
|
|
| * Este ejercicio formó parte del 2do. examen parcial de Biofísica de nov-2013. |
|
|
 |
Desafío:
¿Qué sería más aislante: madera afuera cartón adentro, o viceversa? |
|
| |
|
| Algunos derechos reservados.
Se permite su reproducción citando la fuente. Principio Fundamental de la Termodinámica: si tu novio está recaliente, siempre hay un modo de solucionarlo. Última actualización nov-13. Buenos Aires, Argentina. |
|
|
| | |
|
|
