Seminario 02 - F2

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SEMINARIO - 02
Física II
Problema 01
Los remaches de aluminio para construcción de aviones se fabrican un poco más grandes que sus agujeros y se enfrían con “hielo seco” (CO2 sólido) antes de insertarse. Si el diámetro de un agujero es de 4.500 mm, ¿qué diámetro debe tener un remache a 23°C para que su diámetro sea igual al del agujero cuando se enfría a -78°C, la temperatura del hielo seco? Suponga que el coeficiente de expansión es constante, con el valor α = 2.4×10-5 (C°)-1.
Problema 02
Se deja una plancha de 1 000 W sobre una tabla de planchar con su base expuesta al aire a 20°C . El coeficiente de transferencia de calor por convección entre la superficie de la base y el aire circundante es 35 W/m2°C. Si la base tiene una emisividad de 0.6 y un área superficial de 0.02 m2, determine la temperatura de la base de la plancha. 
Por iteración: (resolver por calculadora) 
Problema 03
Un cable eléctrico de l.4 m de largo y 0.2 cm de diámetro es extendido a través de una habitación que se mantiene a 20°C. En el cable se genera calor como resultado de la disipación de la energía eléctrica; al medirse la temperatura de la superficie del cable, resulta ser de 240°C en condiciones de operación estacionaria. Asimismo, al medirse el voltaje y la corriente eléctrica en el cable, resultan ser de 110 V y 3 A, respectivamente. Si se ignora cualquier transferencia de calor por radiación, determine el coeficiente de transferencia de calor por convección para la transferencia entre la superficie externa del cable y el aire de la habitación. 
Problema 04
 La ropa hecha de varias capas delgadas de tela con aire atrapado entre ellas, con frecuencia llamada ropa para esquiar, es de uso común en los climas fríos porque es ligera, elegante y un aislador térmico muy eficaz. De modo que no es sorprendente que esa ropa haya reemplazado en gran parte los antiguos abrigos gruesos y pesados. Considere una chaqueta hecha de cinco capas de tela sintética (k = 0.13 W/m°C) de 0.1 mm de espesor con un espacio lleno de aire (k_=_0.026_W/m°C) de l.5 mm de espesor entre ellas. Si la temperatura de la superficie interior de la chaqueta es de 28°C y el área superficial es de l.25 m2, determine 
La razón de la pérdida de calor a través de ella cuando la temperatura en el exterior es de 0°C y el coeficiente de transferencia de calor en la superficie exterior es de 25 W /m2°C. 
¿Cuál sería el espesor de una tela de lana (k = 0.035 W/m°C) si la persona debe lograr el mismo nivel de comodidad térmica del apartado a) usando un grueso abrigo de lana en lugar de una chaqueta para esquiar de cinco capas? 
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