NO ME SALEN
(APUNTES TEÓRICOS Y EJERCICIOS DE BIOFÍSICA DEL CBC)
CALOR Y TERMODINÁMICA
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| Adicional NMS 38* -
La cantidad de calor que fluye a través de una ventana de 1 m² de área y 0,5 cm de espesor es de 1.600 cal/s cuando la temperatura interior es de 10ºC y la exterior es de 25ºC. Si la temperatura exterior fuera de 40ºC, ¿cómo debería ser la ventana para mantener el mismo flujo calórico? |
| a) igual área y 1,75 cm de espesor |
b) igual área y 1 cm de espesor |
| c) igual área y 3,5 cm de espesor |
d) igual espesor y 0,35 m² de área |
| e) igual espesor y 4 m² de área |
f) igual espesor y 2 m² de área |
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| Se trata de un ejercicio bastante sencillo, de aplicación de la Ley de Fourier, que describe la conducción del calor: |
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Lo novedoso de este ejercicio consiste en su estructura. Tenés que leer las posibles respuestas para darte cuenta qué te están pidiendo, qué es lo que tenés que plantear. Si no lo lograste, intentalo de nuevo. Lo que sigue es esa explicación.
Tenés dos situaciones: la original que plantea el enunciado, y una segunda en la que cambia la temperatura exterior (y, por lo tanto, la diferencia de temperatura entre exterior e interior). Tenés que ubicar entre las posibilidades que te ofrecen qué tipo de ventana produce el mismo flujo de calor ( o sea, las 1.600 cal/s) que en la situción inicial.
Describamos la situación inicial: |
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1.600 cal/s = |
k . 1 m² . 15ºC |
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| 0,5 cm |
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El mismo tipo de ventana significa que tiene la misma conductividad térmica, k, que vale: |
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| k = |
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1.600 cal/s . 0,5 cm |
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= 53,33 cal.cm/m²sºC |
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| 1 m² . 15ºC |
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No vale la pena homogeneizar las unidades. Total, los espesores vienen todos dados en cm y se van a cancelar.
Fijate que ahora la diferencia de temperatura valdrá 30ºC... entonces: |
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| a) |
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(53,33 cal.cm/m²sºC) . 1 m² . 30ºC |
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= 914 cal/s |
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| 1,75 cm |
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| b) |
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(53,33 cal.cm/m²sºC) . 1 m² . 30ºC |
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= 1.600 cal/s (bingo) |
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| 1 cm |
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| c) |
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(53,33 cal.cm/m²sºC) . 1 m² . 30ºC |
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= 457 cal/s |
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| 3,5 cm |
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| d) |
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(53,33 cal.cm/m²sºC) . 0,35 m² . 30ºC |
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= 1.120 cal/s |
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| 0,5 cm |
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| e) |
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(53,33 cal.cm/m²sºC) . 4 m² . 30ºC |
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= 12.800 cal/s |
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| 0,5 cm |
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| f) |
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(53,33 cal.cm/m²sºC) . 2 m² . 30ºC |
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= 6.400 cal/s |
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| 0,5 cm |
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respuesta b) igual área y 1 cm de espesor |
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| *Este ejercicio fue parte del examen, 2do. parcial, tomado el 26-jun-12. |
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En lugar de desafío te propongo unos consejos. Fijate que en este ejercicio, en la segunda prueba, la b), ya encontramos la respuesta correcta... ¡nunca dejes de probar las restantes! Uno más: nunca dejes de analizar la física de una respuesta. En este ejercicio, por ejemplo, teníamos una segunda instancia en la que la diferencia de temperatura era mayor que la inicial... luego, una ventana igual a la original habría conducido más calor, de modo que si queríamos la misma conducción tendríamos que poner una ventana más chica o de más espesor. Con ese razonamiento justificás la opción encontrada ¡y también podrías haber desechado de antemano algunas opciones! ¿Estás de acuerdo? |
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| Algunos derechos reservados.
Se permite su reproducción citando la fuente. Está absolutamente desaconsejado revelarle a un esquimal que su esposa nos hace ojitos. Última actualización nov-13. Buenos Aires, Argentina. |
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