Pregunta: 3.- Conducción térmica y cambio de temperaturaLa tasa de flujo de calor cambia conforme se absorbe o cede calor. Esto debido a que la diferencia detemperatura entre dos cuerpos cambia cuando uno de ellos gana o pierde calor. Para entender un pocomejor esto realiza el siguiente ejercicio.Supón que se tiene una masa de aire confinada a un volumen de 100

$3.-$ Conducci$ó$n t$é$rmica y cambio de temperatura

La tasa de flujo de calor cambia conforme se absorbe o cede calor. Esto debido a que la diferencia de

temperatura entre dos cuerpos cambia cuando uno de ellos gana o pierde calor. Para entender un poco

mejor esto realiza el siguiente ejercicio.

Sup$ó$n que se tiene una masa de aire confinada a un volumen de $100$ metros c$ú$bicos$.$ Como la densidad

del aire es de aproximadamente $1k\frac{g}{m^3},$ entonces estos $100$ metros c$ú$bicos equivalen a $100$ kilogramos.

Esta masa de aire tiene una temperatura inicial de $20°C$ y recibe calor del exterior por conducci$ó$n t$é$rmica

a trav$é$s de un muro. La temperatura del exterior es de $40°C$ mientras que el muro tiene un $á$rea de $20$

metros cuadrados y un espesor de $0\mathrm{.}2$ metros. Como el aire a $20°C$ es m$á$s fr$í$o que el aire del exterior, el

aire del interior empezar$á$ a calentarse. Asume que la temperatura del aire del exterior no cambia y que

el muro esta hecho de ladrillo aislante $($conductividad t$é$rmica de $0\mathrm{.}035[ca\frac{l}{s}\frac{?}{?}\frac{m}{°}C]).$

a$)$ Calcula la tasa de flujo de calor que hay entre la masa de aire y el exterior.

Nota: Apoyate en tu procedimiento del problema $2.$

b$)$ Suponiendo que esta tasa de flujo de calor se mantiene constante y que el calor espec$í$fico del aire

es de $0\mathrm{.}24$kca$\frac{l}{k}\frac{g}{°}C,$ calcula el tiempo que tarda el aire en calentarse hasta los$25°C.$

Nota: Apoyate en tu procedimiento del problema $1.$

c$)$ Toma la tasa de flujo de calor calculada en el inciso a y calcula cu$á$l ser$á$ la temperatura de la masa de

aire despu$é$s de que pasa la mitad del tiempo calculado en el inciso b$.$

Nota: Calcula el calor absorbido despu$é$s de esta mitad de tiempo, y despu$é$s usa la f$ó$rmula de calor y

calor espec$í$fico para calcular el aumento de temperatura.

d$)$ Con la temperatura calculada en el inciso anterior, calcula la nueva tasa de flujo de calor.

Nota: Usa la f$ó$rmula de conducci$ó$n t$é$rmica$.$

e$)$ Suponiendo que la nueva tasa de flujo de calor se mantiene constante, calcula cu$á$nto tiempo le tomar$á$

a la masa de aire alcanzar los$25°C.$

Nota: Toma en cuenta el tiempo que pas$ó$ para llegar a esta nueva tasa de flujo de calor.

f$)¿$En qu$é$ caso le toma m$á$s tiempo a la masa de aire alcanzar los $25°C?¿$Cuando la tasa de flujo de

calor es constante? $¿$O cuando se recalcula la tasa de flujo de calor?

g$)$ Entre ambos c$á$lculos$,$ el segundo $($recalculando la tasa de flujo de calor$)$ es m$á$s preciso. Explica con

tus propias palabras el porque de esto.

Nota: Lee el inicio de esta p$á$gina$.$

h$)$ A partir de tu respuesta al inciso anterior, explica c$ó$mo podr$í$as generar un c$á$lculo ligeramente m$á$s

preciso.

Nota: Trata de responder que pasa si se recalcula la tasa de flujo de calor m$á$s de dos veces..

i$)$ A partir de tu respuesta al inciso anterior, explica c$ó$mo podr$í$as generar el c$á$lculo m$á$s preciso posi$-$

ble.

Nota: Trata de responder que pasar$í$a si se recalcular$á$ la tasa de flujo de calor cada que pasa un intervalo

de tiempo muy peque$ñ$o $($un segundo, un milisegundo, etc.$)$