Consumo de un refrigerador
De Laplace
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<center><math>k = 0.04\,\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{m}\cdot\mathrm{K}}\qquad\qquad \Delta x = 0.04\,\mathrm{m}\qquad\qquad \Delta T = -35\,\mathrm{K}\qquad\qquad A = 6(0.60)^2\,\mathrm{m}^2 = 2.16\,\mathrm{m}^2</math></center> | <center><math>k = 0.04\,\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{m}\cdot\mathrm{K}}\qquad\qquad \Delta x = 0.04\,\mathrm{m}\qquad\qquad \Delta T = -35\,\mathrm{K}\qquad\qquad A = 6(0.60)^2\,\mathrm{m}^2 = 2.16\,\mathrm{m}^2</math></center> | ||
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| + | lo que nos da | ||
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| + | <center><math>\dot{Q}=-0.04\times 2.16\times\frac{25}{0.04}\mathrm{W}=54\,\mathrm{W}</math></center> | ||
==Trabajo mínimo== | ==Trabajo mínimo== | ||
==Producción de entropía== | ==Producción de entropía== | ||
Revisión de 19:58 26 mar 2014
Contenido |
1 Enunciado
Se tiene un congelador en forma de cubo de 60 cm×60 cm×60 cm cuyas paredes son de fibra de vidrio de 4 cm de grosor. La temperatura interior del congelador es −3 °C y la exterior es de +22 °C
- ¿Cuánto vale aproximadamente el calor que entra en el congelador por segundo?
- ¿Cuál es el trabajo por segundo mínimo necesario para hacer funcionar este congelador y mantener constante la temperatura interior?
- Suponga que la potencia real necesaria para hacerlo funcionar es de 123 W. ¿Cuánto es la producción de entropía por segundo en el universo debida a este refrigerador?
- Suponga que se introduce en el congelador una cubitera con 200 g de agua a temperatura ambiente. ¿Cuánto trabajo debe introducirse en el congelador para fabricar los cubitos?
Datos: Conductividad térmica de la fibra de vidrio: 0.04 W/(m·K); Calor específico del agua: 4.18 kJ/(kg·K); Calor específico del hielo: 2.09 kJ/(kg·K); Entalpía específica de fusión del agua: 334 kJ/kg.
2 Calor que entra
Al haber una pared sólida, el calor entra en el frigorífico por conducción, cumpliéndose la ley de Fourier
En este caso, k es la conductividad térmica de la fibra de vidrio, Δx es el espesor de la pared, ΔT es la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior y A es el área del cubo, que es igual a 6 veces el área de una cara, es decir
lo que nos da
