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CALOR Y LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA - Problema 9

 Un recipiente de aluminio de 300g contiene 200g de agua a 10º C. Si se vierten 100 g más de agua, pero a 100º C, calcular la temperatura final de equilibrio del sistema. R: 34.6º C.
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Conveccion (I)

Los problemas de convección en la transferencia de calor son considerablemente más dificiles que los que se encuentran en la conducción y con demasiada frecuencia es imposible encontrar soluciones analitícas. Dichas dificultades surgen el hecho de que el mecanismo básico para la convección es una combinación de conducción y movimientos fluidos. La convección ocurre siempre que una superficie está en contacto con un fluido que tiene temperatura diferente a la de la superficie en cuestión. Por ejemplo, considere una pared caliente en vertical y en contacto con un fluido muy frío. Con el transcurso del tiempo, el fluido en contacto inmediato con la pared se caliente por conducción, provocando que el fluido se haga menos denso. Debido a la diferencia de densidad, se obtiene una fuerza de flotación resultante, provocando que el fluido más ligero se eleve y lo reemplace otra cantidad del fluido más frio, repitiendose continuamente este proceso. Puesto que el movimiento del fluido queda establecido por fuerzas naturales, a este tipo de convección se le llama convección natural o libre. Se tienen otros ejemplos de convección natural en los mecanismos asociados con el aire caliente que sale de los radiadores de calor caseros y el flujo del humo de cigarrillos en una habitación.

Si la pared que antes mencionamos fuera la de una habitación en una casa y se pusiera a funcionar un ventilador dirigido hacia la pared, entonces una fuente externa (el ventilador) provocaria el movimiento de fluido, dando por resultado un efecto de conveccion forzada. Tenemos un ejemplo más de convección forzada en los radiadores del auto. De nuevo, hay una pequeña transferencia de calor por radiación de un "radiador" de auto, pero más bien el mecanismo para el flujo de calor es el de convección forzada. Si la velocidad del aire devida a la acción de un ventilador dirigido hacia la pared fuera suficientemente baja, digamos 0.5pies/seg, entonces el movimiento total del aire seria el resultado en parte debida al ventilador y parte a la fuerza de flotación, resultando una convección combinada.
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