upongamos que tienes un calentador eléctrico con forma de cilindro circular recto, con un radio de 26.5 cm y un alto de 50 cm, que cuenta con capacidad de 110 litros de agua. 2.1. Calcula la presión hidrostática en el fondo del calentador eléctrico cuando éste se encuentra lleno de agua. Anota tu resultado en kPa. 2.2. El regulador de temperatura del calentador de agua dejó de funcionar, por lo que el agua en el interior de éste se evaporó totalmente, lo que provocó que el calentador se llene de vapor. El calentador contenía agua líquida hasta la mitad, antes de que comenzara a funcionar. Entonces ¿cuál será la densidad del vapor al interior del calentador? Considera que 1 litro de agua tiene masa igual a 1 kg.
Respuestas
1.1) La potencia del calentador eléctrico es de 2800 W.
1.2) La energía que gasta el calentador es de 1.4 kWh.
1.4.1) El costo de usar el agua en media hora es de $ 21.
1.4.2) El costo por usar 220 litros de agua es de $ 42.
1.5) La resistencia que se debe usar para calentar 220 litros tiene un valor de 14 Ω.
2.1) La presión hidrostática es de 4905 Pa.
2.2) La densidad del agua es de 500 kg/m³.
3.1) La ley que se aplica para el funcionamiento del calentador es la primera ley de la termodinámica.
3.2) La ley que se aplicó para reparar el calentador es la ley de ohm, ya que se necesitó calcular el nuevo valor de la resistencia.
Explicación.
1.1) La ecuación para la potencia es:
P = V*I
Datos:
V = 140 V
I = 20 A
Sustituyendo:
P = 140*20
P = 2800 W
1.2) La ecuación para la energía es:
E = P*t
Datos:
P = 2800 W = 2.8 kW
t = 30 min = 0.5 h
Sustituyendo:
E = 2.8*0.5
E = 1.4 kWh
1.4.1) El costo se calcula como:
C1 = Pv*E
Datos:
Pv = $ 15/kWh
E = 1.4 kWh
Sustituyendo:
C1 = 15*1.4
C1 = 21 $
1.4.2) Para toda la cantidad de agua diaria se necesita:
C2 = 2*C1
C2 = 2*21
C2 = 42 $
1.5) La resistencia se calcula como:
R = V/I
Datos:
V = 140 V
I = 20 A
Sustituyendo:
R = 140/20
R = 7 Ω
El valor de la nueva resistencia se multiplica por 2 ya que se necesita calentar el doble del volumen:
R2 = 2*7
R2 = 14 Ω
2.1) La presión se calcula como:
P = d*g*h
Datos:
d = 1000 kg/m³
g = 9.81 m/s²
h = 50 cm = 0.5 m
Sustituyendo:
P = 1000*9.81*0.5
P = 4905 Pa
2.2) La densidad del vapor de agua se calcula como:
d = m/V
Datos:
m = 55 kg
V = 110 L = 0.11 m³
Sustituyendo:
d = 55/0.11
d = 500 kg/m³
En el siguiente link podrás encontrar el enunciado completo brainly.lat/tarea/11414961