Seminario 01 - F2

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SEMINARIO - 01
Física II
Problema 01
¿Cuánto calor (en J y cal) se requiere para convertir 12 g de hielo a -10 °C en agua líquida a 100 °C? 
Problema 02
Cuando hace frío, un mecanismo importante de pérdida de calor del cuerpo humano es la energía invertida en calentar el aire que entra en los pulmones al respirar. 
En un frío día de invierno cuando la temperatura es de -20 °C, ¿cuánto calor se necesita para calentar a la temperatura corporal (37 °C) los 0.50 litros de aire intercambiados con cada respiración? Suponga que el calor específico del aire es de 1200J/kg.K y que 1.0 litro de aire tiene una masa de 1.3x10-3 kg. 
¿Cuánto calor se pierde por hora si se respira 20 veces por minuto? 
Problema 03
 Un calorímetro de cobre de 0.100 kg contiene 0.160 kg de agua y 0.0180 kg de hielo en equilibrio térmico a presión atmosférica. Si 0.750 kg de plomo a 255 °C se dejan caer en el calorímetro, ¿qué temperatura final se alcanza? Suponga que no se pierde calor al entorno. Para el cobre, cc = 390 J/kg ⋅K, para el plomo cp=130 J/kg ⋅K y para el agua cw= 4.19× J/kg ⋅K y Lf = 3.34× J/kg.
Problema 04
 En el verano, las superficies interna y externa de una pared de 25 cm de espesor se encuentran a 27°C y 44°C, respectivamente. La superficie exterior intercambia calor por radiación con las superficies que la rodean a 40°C, y por convección con el aire del ambiente, también a 40°C, con un coeficiente de transferencia de 8 W/m2.°C. La radiación solar incide sobre la superficie a razón de 150 W/m2. Si tanto la emisividad como la capacidad de absorción de la superficie exterior son de 0.8, determine la conductividad térmica efectiva de la pared.
33
,,
21004190
33410225610
hieloagua
faguavagua
JJ
cc
kgKkgK
JJ
LL
kgkg
==
=´=´
00
3
00
33
00
3
hielo -10 a hielo C
(1210)(2100)(0(10))252
hielo C a agua liquida 0 C
(1210)(33410)4008
agua 0 C a agua a 100 C
(1210)(4190)(1000)5028
92882219 8.80
total
C
xJ
xxJ
xJ
QJcalBtu
-
-
-
--=
=
-=
===
3
3
1
) (1.310)
2
1
 (1.310)(1200)(37(20))
2
 44.46/
2060min
) 44.46
1min1
 53352
 14.82
amx
Qx
QJrespiracion
Jrespiraciones
bQ
respiracionh
J
Q
h
QW
-
-
=
=--
=
æöæö
=
ç÷ç÷
èøèø
=
=
3
53
(0.1)(390/.)(0)(39/)
(0.16)(4.1910/.)(0)(670.4/)
(0.018)(3.3410/.)(0.018)(4.1910/.)(T0)60
12J(75.4J
cobrecc
aguaww
hielohfhw
hielo
QmcTkgJkgKTCJKT
QmcTkgJkgKTCJKT
QmLmcT
QkgJkgKkgJkgKC
=D=-°=
=D=´-°=
=+D
=´+´-°=+
4
4
4
/K)T
(0.75)(130/.)(255)(97.5/)2.48610
0(39/)(670.4/)6012J(75.4J/K)T(97.5/)2.48
6100
1.88510
21.4
882.3/
plomopp
QmcTkgJkgKTCJKTJ
QJKTJKTJKTJ
J
TC
JK
=D=-°=-´
=®++++-´=
´
==°
å
44
21
02
282444
2
()()
(8/.)(4044)(0.8)(5.6710/.)[(40273)(44273
)]
(4427)
0.25
0.8(150/)
Re
0.961/.
condconvradsolar
ssalrssolar
qqqq
TT
khTTATTq
L
WmCCWmKKK
C
k
m
Wm
solviendo
kWmC
esa
-
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