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178 FÍSICA GENERALSe necesita determinar la cantidad de calor dirigido hacia la caja. La caja cúbica tiene seis caras, cadauna con un área de aproximadamente (0.42 m) 2 . Entonces, de la ecuación ∆Q∆t k TA∆TL se tiene, con elhielo interior a 0 °CEn una hora, ∆Q (60) 2 (8.43) 30 350 cal. Para derretir 1.0 g de hielo se requieren 80 cal, así que la masade hielo fundido en una hora es19.5 [III] Un tubo de cobre (longitud, 3.0 m; diámetro interior, 1.500 cm; diámetro exterior, 1.700 cm) se extiendea través de un tanque de 3.0 m de largo por el que circula agua rápidamente y que se mantiene a 20 °C.Por el interior del tubo circula vapor de agua a 100 °C. a) ¿Cuál es la tasa de flujo de calor desde el vaporhacia el tanque? b) ¿Cuánto vapor se condensa por minuto? Para el cobre, k T 1.0 cals · cm · °C.Para determinar la tasa a la que el calor fluye por la pared del tubo, aproxímelo como lámina delgada.Como el espesor del tubo es mucho más pequeño que su radio, el área de la superficie interior del tubo,2πr iL 2π(0.750 cm)(300 cm) 1 410 cm 2aproximadamente es igual al área de la superficie exterior,2πr oL 2π(0.850 cm)(300 cm) 1 600 cm 2Como una aproximación, se puede considerar al tubo como una placa de 0.100 cm de espesor y un área dadapora)b) En un minuto, el calor conducido desde el tubo es∆Q (1.2 10 6 cals)(60 s) 72 10 6 calPara condensar 1.0 g de vapor a 100 °C se requieren 540 cal. Por tantoVapor condensado por minutoEn la práctica, varios factores reducirán considerablemente este valor teórico.19.6 [I] a) Calcule el valor R para una pared constituida por las siguientes capas: bloque de concreto (R 1.93),una tabla de aislante de 1.0 pulgada (R 4.3) y una pared seca de 0.50 pulgadas (R 0.45), todo enunidades usuales de Estados Unidos. b) Si la pared tiene un área de 15 m 2 , calcule el flujo de calor porhora a través de la pared cuando la temperatura justo afuera es 20 °C menor que la del interior.a) R R 1 R 2 . . . R N 1.93 4.3 0.45 6.7expresado en unidades estadounidenses usuales. Usando el hecho de que 1 unidad estadounidense usualde R 0.176 m 2 · KW, se obtiene R 1.18 m 2 · KW.b)19.7 [I] Un cuerpo esférico de 2.0 cm de diámetro se mantiene a 600 °C. Si supone que radia como si fuera uncuerpo negro, ¿a qué tasa (en watts) se radia energía desde la esfera?A área de la superficie 4r 2 ¼ 4ð0:01 mÞ 2 ¼ 1:26 10 3 m 2P ¼ AT 4 ¼ð1:26 10 3 m 2 Þð5:67 10 8 W=m 2 K 4 Þð873 KÞ 4 ¼ 41 Wwww.FreeLibros.com