Lee el siguiente problema.
1. Supongamos que tienes un calentador eléctrico en tu casa con
capacidad de 45 litros de agua, que funciona con una corriente de 10 A para 120
V. El calentador puede calentar el agua desde 15°C a 50°C en 30 minutos.
Supongamos que tu familia está compuesta por 4 personas y usan aproximadamente
135 litros de agua caliente para bañarse diariamente, con un costo de $10 por
kilowatt-hora.
A partir de esta información
realiza lo que se solicita:
2. Primero, calcula la
potencia eléctrica del calentador; para esto deberás usar la ley de watt, cuya
fórmula es:
P=V∙I
2.1 Sustituye los valores,
realiza la operación y anota el resultado en Watts y kWatts.
Sustituyendo valores en la
fórmula:
Para convertir 1200 Watts a kWatts se usará regla de tres:
1200
Watts ------ x kWatts
La potencia del calentador es 1.2 kWatts.
3. Calcula la energía que
gasta tu calentador en media hora (escribe el resultado en kW∙h), es decir:
E= P ∙ t
Considera que la potencia es la
energía utilizada por unidad de tiempo, es decir P=E/t; donde si la potencia se
mide en kW y el tiempo en horas, entonces la energía se medirá en kW∙H.
3.1
Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado
en kW-h
Para calcular la energía que gasta
el calentador se usa la siguiente fórmula:
E= P ∙ t
Sustituyendo valores tenemos:
4. Con el resultado anterior,
calcula el costo que paga tu familia diariamente por bañarse, considerando
que gastan 135 litros de agua.
4.1 Primero calcula el
costo de usar la cantidad de agua que se calienta en media hora (la capacidad
máxima del calentador). Anota el resultado.
Tomando en cuenta que el costo es
de $10 por kilowatt-hora entonces para calcular cuánto cuesta calentar el agua
en media hora se utiliza una regla de tres:
X= 6 pesos
El costo de usar la cantidad
de agua que se calienta en media hora es 6 pesos
4.2 Después, con el
resultado anterior, calcula cuánto pagan por 135 litros de agua caliente.
Pagan 18 pesos por 135 litros de agua caliente.
5. Tu calentador de agua se averió ya que su
resistencia se rompió. ¿De qué valor debe comprarse la nueva resistencia para
que funcione con la capacidad que tiene?
5.1
La resistencia la podemos calcular usando la Ley de Ohm, con la ecuación R=V/I
5.2
Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado.
Sustituimos los valores en la
fórmula:
La resistencia debe ser de 12 homs
6. Por último responde ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento
del calentador y por qué? Explica brevemente tu respuesta.
En el calentador se aplican las
leyes de la electrodinámica tanto la ley de watt que dice que el paso de la
corriente eléctrica implica forzosamente la liberación de la energía potencial
que se almacenó mediante el voltaje y que la potencia eléctrica es directamente
proporcional al voltaje (V) de
un circuito y a la corriente (I)
que circule por él. Así como también la ley de Joule la cual indica que Cuando
la corriente eléctrica atraviesa un conductor,
éste se calienta, emitiendo energía, de tal forma que el calor desprendido es
directamente proporcional a la resistencia del conductor, al tiempo durante el
que está circulando la corriente y al cuadrado de la corriente que lo atraviesa
(prepa en línea SEP, 2016).
Fuentes de información:
- Prepa en línea SEP (2016), recuperado el 9 de mayo de 2016, sitio web: http://148.247.220.212/c4/mod/resource/view.php?id=4613
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