Question

El uso sistemático de energía solar puede dar un gran ahorro en el costo de calefacción de pacios en invierno para una casa típica de la región norte central de tados Unidos. Si la casa tiene buen aislamiento, posible modelarla como que pierde energía por calor de manera continua a razón de 6000 W en un día de abril, cuando la temperatura promedio exterior de 4°C, y cuando el sistema de calefacción convencional no se usa en absoluto. El colector pasivo de energía solar puede tar formado simplemente por ventanas muy grand en una alcoba que mire hacia el sur. La luz solar que brille durante el día absorbida por el piso, pared interior y otros objetos del cuarto, elevándose así su temperatura a 38°C. Cuando baja el sol, las cortinas o persianas aislant se cierran sobre las ventanas. Durante el periodo entre las 5:00 p.m. y las 7:00 a.m. la temperatura de la casa bajará, y se necita una "masa térmica" suficientemente grande para evitar que baje dem

Answer 1

RESPUESTA:

El ejercicio completo se puede ver adjunto.

Para este ejercicio debemos saber que la potencia es una relación entre las tasa de calor y el tiempo, es decir:

P = Q/t

Ahora la tasa de transferencia de calor viene definida por:

Q = m· cp · ΔT

Teniendo esto en cuenta procedemos a calcular la masa necesaria.

Q = m· 880 J/kg·K · ( 19ºC- 39ºC)

Ahora tenemos la potencia y la cantidad de trabajo son 17 horas que equivalen a 61200 s, entonces:

6000 J/s =  m· 880 J/kg·K · ( 19ºC- 39ºC) / 61200 s

Despejamos la masa y tenemos:

m = 20863.63 kg

Por tanto, la masa de piedra tiene un valor de 20836.63 kg, para que se mantenga la temperatura.