Ejemplo n° 10 de fuentes de energía

Ejemplo nº 10

¿Qué cantidad de calor se perderá de un recipiente que contiene 500 cm³ de agua a 70 °C durante 45 min? Si la temperatura ambiente es de 18 °C y el recipiente esta recubierto de poliestireno expandido de 9,52 mm de espesor. λ = 0,03 kcal/h·m·°C

Desarrollo

Datos:

d = 7,6 cm = 0,076 m

h = 19,5 cm = 0,195 m

e = 9,52 mm = 0,00952 m

tᵢ = 70 °C

tₑ = 18 °C

V = 500 cm³

T = 45 min

λ = 0,03 kcal/h·m·°C

Fórmulas:

Superficie exterior:

A = π·d·h +	π·d²
	4

H =	A·λ·Δt
	e

Q = m·cₑ·(t_f - tᵢ)

Esquema:

Cálculo de la pérdida de calor de un recipiente

Solución

A = π·d·h +	π·d²
	4

A = 3,14·7,6 cm·19,5 cm +	3,14·(7,6 cm)²
	4

A = 556,03 cm²

A = 0,055603 m²

Δt = t_f - tᵢ

Δt = 70 °C - 18 °C

Δt = 52 °C

H =	A·λ·Δt
	e

H =	0,055603 m²·0,03 cal/m²·h·°C·52 °C
	0,00952 m

H = 9,11 kcal/h

H* = 9,11 kcal/h·0,75 h

Resultado, la cantidad de calor que se perderá del recipiente es:

H* = 6,83 kcal

Hallar la temperatura final a los 45 minutos.

Δt =	-Q
	m·cₑ

* es negativa debido a que pierde T

Δt = tᵢ - tₑ =	-Q
	m·cₑ

tᵢ = tₑ -	Q
	m·cₑ

tᵢ = 70 °C -	6,83 kcal
	0,5 kg·1 kcal/kg·°C

Resultado, la temperatura final del agua luego de 45 minutos es:

tᵢ = 56,33 °C

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Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina

Ejemplo, cómo calcular la cantidad de calor