Examen final Fundamentos de Ingeniería Térmica y de Fluidos
Problema 1 ( 6 ptos)
En la figura se muestra un tronco de pirámide cuadrangular el cual se encuentra flotando
entre dos fluidos. El área de la base inferior del tronco es 4L2mientras que el área de la parte
superior es 25L2. La altura del tronco es 3H. La densidad del líquido superior es la mitad de
la densidad del líquido inferior
⦁Si el tronco se encuentra flotando como se muestra en la figura, determine la densidad del
cuerpo en función de ρ
⦁Determine la fuerza hidrostática (magnitud y dirección) sobre una de las caras laterales.
Desprecie la presión atmosférica.
Problema 2 ( 5 ptos )
Considere un alambre cilíndrico largo de radio R y conductividad térmica k. Cuando una
corriente circula por el mismo cada elemento unitario de volumen del alambre produce una
cantidad de calor una cantidad ‘p=constante’ de calor por unidad de tiempo. Si la
temperatura de la superficie cilíndrica del alambre es mantenida a T0, determine la
distribución de temperatura T(r) como función del radio.
Sugerencia: Use la ley de Fourier junto con el hecho de que en el equilibrio el flujo calorífico
neto a través de un cascarón cilíndrico de espesor diferencial debe igualar al calor producido.
Tenga cuidado y perciba que el flujo calorífico H no es constante ( H ahora es una función del
radio )
Problema 3 ( 9 ptos )
Las paredes de un sistema cilindro-émbolo colocado en posición vertical se han recubierto
de un aislante, de manera que se puede considerar despreciable la transferencia de calor a
través de este. En el interior del cilindro hay 0.4 kg de agua a la temperatura ambiental de
15°.
El área de la sección transversal del émbolo es de 0.03m2
y la presión total ejercida sobre el
agua, consecuencia del peso del émbolo y la presión atmosférica es de 1.21 bar. En el
fondo del cilindro se ha colocado una resistencia eléctrica conectada a través de un
interruptor a una batería, de manera que cuando se cierra el circuito, la potencia
