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domingo, 12 de agosto de 2018

M12S2 Actividad Integradora: Aplicación de leyes eléctricas

Actividad Integradora: Aplicación de leyes eléctricas
Alumno: Elber González López
Facilitador: José Blas Ron Limón
Modulo 12 semana 1
Grupo: M12C4G6-66


¿Qué hacer?

1. Lee el siguiente problema.
En promedio, una persona utiliza 90 litros de agua si se da una ducha de 5 minutos.
Supongamos que tienes en tu casa, un calentador eléctrico que funciona con una corriente de 5 A para 110 V y tiene una capacidad de 150 litros. El calentador puede calentar el agua desde 15°C a 50°C en 40 minutos. Supongamos que tu familia está compuesta por 3 personas y usan aproximadamente 270 litros para bañarse diariamente, con un costo de $ 2.85 pesos por kilowatt-hora.

A partir de esta información realiza lo que se te solicita:

2.1 Primero, calcula la potencia eléctrica del calentador; para esto deberás usar la ley de watt, cuya fórmula es:
P=V∙I
P=V∙I
P=(110V)(5A)  
P=(550W)

2.2 Sustituye los valores, realiza la operación y anota el resultado en Watts y kWatts.
Ahora convirtiendo watts a Kilowatts:
(550w)/1000=5.5kw
P=5.5kw

3. Calcula la energía que gasta tu calentador en media hora (escribe el resultado en kW∙h), es decir: E= P ∙ t
Convirtiendo 30 minutos a horas:
1h/(60min)(¿?)/(30min)=
(1)(30)=30/60=0.5h
E=(5.5kw)(0.5h)=2.75kwh
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
Por lo que la energía gastada en 30 minutos es de 2.75 kwh

4. Con el resultado anterior, calcula el costo que paga tu familia diariamente por bañarse, considerando que gastan 360 litros de agua.
Primero para calcular el costo:
Costo=E*PU
PU=2.85$/kwh
E= 3.3 kwh
C=(3.3 kwh)(2.85$/kwh) En esta parte cancelamos los kwh para dejar unicamente pesos ($)
Por lo tanto el costo por 40 minutos será de 9.40$ y asimismo $7.83 por 30 minutos
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.

4.2 Después, con el resultado anterior, calcula cuánto pagan por 360 litros de agua caliente.
Costo= $9.40
Capacidad= 150 litros
C=9.40 (360ltrs)/ (150 ltrs) Aquí se cancelan litros
(9.40)(360)=3.384
Este resultado se divide entre la capacidad que es 150 y el resultado es de =$22.56

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.
En esta ocasión ya tenemos presentes los datos por lo que  despejando nos queda:
V=110V
I=5A
Entonces el valor que deberá tener la nueva resistencia a comprar será de 22 Ohm

6. Por último responde ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento del calentador y por qué? Explica brevemente tu respuesta. El efecto que podemos observar en el funcionamiento del calentador es la ley de Joule, ya que esta dice: “Cuando la corriente eléctrica atraviesa un conductor, este se calienta emitiendo energía, de tal forma que el calor desprendido es directamente proporcional a la resistencia de conductor, al tiempo durante el que está circulando la corriente y al cuadrado de la corriente que lo atraviesa".
El efecto Joule se puede ver reflejado en el funcionamiento del calentador de agua ya que se puede ver la transformación de la energía eléctrica a energía térmica. 

La corriente eléctrica que circula por un conductor, en este caso la resistencia del calentador, genera choques entre los electrones y los átomos de nuestra resistencia y al adquirir velocidad, (velocidad constante), la energía cinética generada por esta corriente constante se transforma en calor; calor que es dispersado a través de nuestro conductor o resistencia, haciendo así que sea posible que nuestro calentador funcione.
Y finalmente para los cálculos se utilizan las formulas de las leyes de Ohm y de Watts


 Lista de resultados correctos:
Referencias: Todos los recursos aquí citados fueron revisados entre los días 29 de Mayo y el 3 de Junio de 2017
Módulo 12. Matemáticas y Representaciones del Sistema Natural, Unidad 2 Electricidad y Magnetismo. SEMANA 2

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