3-86 La temperatura de ebullición del nitrógeno a la presión atmosférica al nivel del mar (1 atm) es de –196°C. Por lo tanto, es común usar el nitrógeno en los estudios científicos a bajas temperaturas, ya que la temperatura del nitrógeno en un tanque abierto a la atmósfera permanecerá constante a –196°C hasta que se agote. Cualquier transferencia de calor hacia el tanque dará por resultado la evaporación de algo del nitrógeno líquido, el cual tiene un calor de vaporización de 198 kJ/kg y una densi�dad de 810 kg/m3 a 1 atm.
Considere un tanque esférico de 3 m de diámetro que está ini�cialmente lleno con nitrógeno líquido a 1 atm y –196°C. El tan�que está expuesto al aire ambiente a 15°C, con un coeficiente combinado de transferencia de calor por convección y radiación de 35 W/m2 · °C. Se observa que la temperatura del delgado casco esférico es semejante a la del nitrógeno que está en su in�terior. Determine la rapidez de evaporación del nitrógeno líqui�do que está en el tanque como resultado de la transferencia de calor del aire ambiente, si dicho tanque a) no está aislado, b) es�tá aislado con fibra de vidrio (k �=0.035 W/m · °C) de 5 cm de espesor y c) está aislado con un superaislamiento de 2 cm de es�pesor que tiene una conductividad térmica efectiva de 0.00005 W/m · °C.
3-87 Repita el problema 3-86 para el oxígeno líquido, el cual tiene una temperatura de ebullición de –183°C, un calor de va�porización de 213 kJ/kg y una densidad de 1 140 kg/m3 a la pre�sión de 1 atm.