Módulo 12. Matemáticas y representaciones del sistema natural.- Unidad 2: Electricidad y magnetismo.- Actividad Integradora IV: Leyes eléctricas.

1.- Lee el siguiente problema:

Supongamos que tienes un calentador eléctrico en tú 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 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 $10.00 por kilowatt hora.

2.- A partir de esta información realiza lo que se solicita:

2.1 Primero calcula la potencia eléctrica del calentador; para esto deberás usar la ley de watt, cuya fórmula es:

P=V*I

Datos:

10 A.

120 V.

Para calcular la potencia eléctrica del calentador es necesario identificar los datos anteriores para multiplicar el voltaje por los amperes para obtener los watts quedando de la siguiente manera:

P=120*100

=120*10

=1200W.

2.2 Sustituye los valores, realiza la operación y anota el resultado en watts y kilowatts, considerando que 1 kilowatt es igual a 1000W, entonces 1200 W es igual a 1.2 kilowatts.

1Kw=1000W.

1200W/1000kW

=1.2kW.

1200W=1.2kW.

3.- Calcula la energía que gasta tú 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.

Vamos a utilizar el resultado del anterior ejercicio de kW y la media hora se representara obteniendo la mitad de 1 como número entero, teniendo como resultado 0.5h, ahora si realizamos el problema haciendo que:

E=P*t

=1200W*.50h

=600kW*h

=1.2kW*.50h

=0.6kW*h.

3.1 Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado en kW-h.

4.- Con el resultado anterior, calcula el costo que paga tú 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.

Recordemos que media hora se consume 0.6kW*h y el costo por kW*h es de $10.00.

Tomando la información, el costo de la media hora será:

C=0.6kW*h*10/(kW*h)

0.6*10

=6

Es igual a $6.00

4.2 Después, con el resultado anterior, calcula cuánto pagan por 135 litros de agua caliente.

Desarrollando el problema, hemos dicho que en media hora se calientan 45 litros de agua entonces para calentar 135 litros solo se necesitan de 90 minutos, expresándolo de la siguiente manera:

135/45

=3 medias horas.

Así que si en media hora su costo es de $6.00 para que se calienten 135 litros tendremos un costo de $18.00 así que representa:

6*3

=18

$18.00

5.- Tú calentador de agua se averió ya que su resistencia se rompió ¿De que 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.

T/C=120V/10 A

=12 Ohm.

**T= Tensión

**C= Corriente.

5.2 Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado.

R=120/10

=12 Ohm.

6.- Por último responde ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento del calentador y porque? Explica brevemente tú respuesta.

La ley de Joule, en ella se menciona que la cantidad de calor que un circuito eléctrico genera es directamente proporcional a la energía que genera en potencia por tiempo, su factor de conversión en los julios de la energía a calorías es de 0.24.

Se representa, la cantidad de calorías es Q=P*t*0.24

Y en las otras medidas es Q=V*I*t*0.24.

Q=R*I²*t*0.24.

En la ley de Joule se expresa la potencia calórica que desvanece por una corriente que circula en la resistencia.

Bibliografía:

Mundo Electrónica. (Julio 06, 2015). Ley de Watt | Teoría Básica # 4. Mayo 09, 2016, de Mundo electrónica Sitio web: https://www.youtube.com/watch?v=jKRgf0sI72w

Web.net, Conocimientos. (Mayo 14, 2013). Relación entre voltaje, corriente y resistencia. Mayo 09, 2016, de Conocimientos Web.net Sitio web: http://www.conocimientosweb.net/dcmt/ficha4300.html

De la electricidad, Museo pirenaico. (S/F). Ley de Joule. Mayo 09, 2016, de Museo pirenaico de la electricidad Sitio web: http://www.mupiel.es/elect/ley/joule.html

http://www.quimica-organica.com/ley-boyle/