Pb_1 {2 pts.} Un recipiente de agua (con aislamiento en el fondo y los laterales) está
expuesto en la noche al aire que está a temperatura de 5ºC, y tal que el coeficiente de
transferencia de calor es h= 20 W/m^2-K. La emisividad del agua es epsilon= 0.8 , y la
temperatura del cielo es T_sky = 230 K. Determine si se congela el agua?
En caso que así sea, qué temperatura del aire implicaría que no se congele?
Pb_2 {3 pts.} Un foco incandescente es barato pero muy ineficiente, sólo convierte el
10% de la energía que consume en luz, y el resto se disipa en energía térmica (calor).
[Uno de tipo fluorescente entrega la misma luz (lúmenes) consumiendo 1/4 de la energía
y con una duración 10 veces mayor.] En consecuencia el vidrio del foco se calienta
rápidamente y disipa el calor al ambiente por convección y radiación.
Considere un foco de 100 W de 10 cm de diámetro que es enfriado por aire a 30ºC con una
velocidad de 2 m/s. Las paredes del entorno también están a 30ºC, y la emisividad del vidrio
es 0.9. Si el vidrio del foco absorbe el 90% de la energía, calcule su temperatura de equilibrio.
Pb_3 {5 pts.} Un material granular (a= 2.0 E-7 m^2/s ) [similar a la arena] se enfría al deslizarse
por un tubo, cuya pared permanece con temperatura constante a 100ºC. El tubo tiene una
longitud de 8 m y es de diámetro interno de 40 mm. Considere que la "arena" caliente ingresa al
tubo a 300ºC, y se desliza como flujo "tapón" con velocidad (uniforme) de 16 mm/s.
Determine la temperatura promedio del material al salir del tubo.