• Author / Uploaded
• Anonymous rFGURO

Citation preview

Física II

SECCIÓN A: Combustibles Fósiles generando energía calorífica para producir energía eléctrica Todos los combustibles tienen cierta capacidad para producir calor, es decir, la cantidad de Joule que pueden producir cuando se consume un kilogramo de dicho combustible. Dicho valor es específico para cada material, y se le conoce como “Poder calorífico”, de esa forma tenemos que el alcohol comercial tiene un poder calorífico diferente al del gas butano. Busca en la red de Internet una tabla con el poder calorífico de los diferentes combustibles. a) Selecciona tres de los combustibles más comunes en tu entorno y llena la siguiente tabla: Tipo de Combustible Gasolina Diésel Gas natural

Poder Calorífico 45,000 (KJ/Kg) 43,100 (KJ/Kg) 42,000 (KJ/Kg)

Investiga lo que significa poder calorífico y las unidades que se usan para indicar su valor y contesta las siguientes preguntas con respecto a los tres combustibles seleccionados en el apartado anterior: Combustible 1 b) Si se “quema” un kilogramo de combustible, ¿cuántos Joules de energía calorífica se generan? 45,000 KJ

c) Usa la ecuación revisada en el Módulo II para transformar los Joules a calorías y anota cuantas calorías pueden generarse con un kilogramo del combustible 1: T=(45000KJ)( 1cal) /( 4.2J) = 10714.285 cal

1 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2012

Física II

d) Sabiendo que la ecuación de la energía eléctrica revisada en el Módulo III es: E=Pt, usa la cantidad de Joules obtenidos en el inciso b) y supón que una casa usa tres focos de 75W, tres con potencia de 60 Watts y uno con potencia de 100Watts, dando un total de 505 Watts (505 J/s); determina qué tanto tiempo en segundos podrían mantenerse encendidos esos focos al quemarse 1 kg del combustible 1 de acuerdo con la siguiente ecuación: E t P Energía ( J ) tiempo( s)  Potencia(Watts  J / s) ( 45000 KJ) t= (505 w)(J / s) (E) Energía= (P) Potencia= (t) tiempo =

45,000 J

(Joules)

0.505 w

100 (Watts=J/s) (s)

89108.910 s

Transforma el tiempo en segundos a horas, usa la equivalencia 1h= 3,600s Tiempo horas:

en

24.75 h

Combustible 2 e) Si se “quema” un kilogramo de combustible, ¿cuántos Joules de energía calorífica se generan? 43,100 KJ

f) Usa la ecuación revisada en el Módulo II para transformar los Joules a calorías y anota cuantas calorías pueden generarse con un kilogramo del combustible 2. T=(43100KJ)( 1cal) /( 4.2J) = 10261.904cal 2 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2012

Física II

g) Sabiendo que la ecuación de la energía eléctrica revisada en el Módulo III es: E=Pt, usa la cantidad de Joules obtenidos en el inciso e) y supón que una casa usa tres focos de 75W, tres con potencia de 60 Watts y uno con potencia de 100Watts, dando un total de 505 Watts (505 J/s); determina qué tanto tiempo en segundos podrían mantenerse encendidos esos focos al quemarse 1 kg del combustible 2 de acuerdo con la siguiente ecuación: E t P Energía ( J ) tiempo( s)  Potencia(Watts  J / s) ( 43100 KJ) t= (505 w)(J / s) (E) Energía= (P) Potencia= (t) tiempo =

43100 J

(Joules)

0.505 w

100 (Watts=J/s) (s)

85346.534

Transforma el tiempo en segundos a horas, usa la equivalencia 1h= 3,600s Tiempo horas:

en

23.70h

Combustible 3 h) Si se “quema” un kilogramo de combustible, ¿cuántos Joules de energía calorífica se generan? 42000 kj i) Usa la ecuación revisada en el Módulo II para transformar los Joules a calorías y anota cuantas calorías pueden generarse con un kilogramo del combustible 3. T=(42000KJ)( 1cal) /( 4.2J) = 10000.00 cal 3 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2012

Física II

j) Sabiendo que la ecuación de la energía eléctrica revisada en el módulo 3 es : E=Pt, usa la cantidad de Joules obtenidos en el inciso h) y supón que una casa usa tres focos de 75W, tres con potencia de 60 Watts y uno con potencia de 100Watts, dando un total de 505 Watts (505 J/s); determina qué tanto tiempo en segundos podrían mantenerse encendidos esos focos al quemarse 1 kg del combustible 3 de acuerdo a la siguiente ecuación: E P Energía ( J ) tiempo( s)  Potencia(Watts  J / s) ( 42000 KJ) t= (505 w)(J / s) t

(E) Energía= (P) Potencia= (t) tiempo =

42,000 J

(Joules)

0.505 w

100 (Watts=J/s) (s)

83168.316

Transforma el tiempo en segundos a horas, usa la equivalencia 1h= 3,600s Tiempo horas:

en

23.10 h

Sección B Análisis. Contesta las siguientes preguntas:

a) ¿Cuál de los tres combustibles considerados en la sección anterior resulta ser e más conveniente? El gas natural b) ¿Por qué? Produce menos contaminación y produce energía en menos tiempo.

c) Revisa tu recibo de consumo de energía eléctrica, y encuentra el valor de “Consumo kWh y anota su valor. 150 kWh 4 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2012

Física II

d) Transforma los kWh a Kilojoules usando la siguiente tabla y anota los valores en la misma:

(

150 kW

) kWh 3,600s

= ( 540000

1h

) Kilojoules

e) Divide el valor de los Kilojoules del inciso anterior entre el valor del poder calorífico del combustible que consideras ser el mejor y que anotaste en el inciso a) y anota en el siguiente espacio, cuántos kilogramos de combustible debieron de haber sido quemados para generar la energía eléctrica que usaste en tu casa. Kilojoules de energía d)

= Kilogramos

Poder calorífico (Kilojoules/kg)

( (

540000 42000

) kilojoules

=(

12.857

) Kilogramos

) Kilojoules/kg

f) ¿Qué implicaciones en cuanto a contaminación se pueden considerar con el valor obtenido los kilogramos de combustible obtenidos en el inciso anterior? Seria algo de contaminación pero aun así me parece una buena opción cercas de 13 kg no contaminaría tanto. g) ¿De qué forma se pudieran disminuir los consumos de energía eléctrica en tu casa? 5 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2012

Física II

Desconectando los aparatos eléctricos que no estén utilizándose, apagando las luces de habitaciones que estén solos cambiando por focos ahorradores y también cambiando electrodomésticos que estén antiguos porque estos consumen más energía. h) Reflexiona y anota al menos dos beneficios que implica disminuir el consumo de energía eléctrica. El reducir el consumo en la energía eléctrica ayudaría a disminuir la contaminación y ayudaría en la economía familiar. Sección C Transformación de siguientes incisos.

energía

eléctrica

en

calor.

Contesta

los

a) Coloca 10 cucharadas de agua en vaso de unicel, sabiendo que cada cucharada equivale a 15 gramos, entonces tendremos 150 gramos de agua. Usa el termómetro para medir la temperatura de agua y anota su valor. Temperatur a:

24°

b) Coloca la lámpara con el foco de tal forma que la luz emitida por el mismo ilumine lo más cerca posible el agua contenida en el vaso. Déjala en ese sitio por media hora y al final de la misma mide la temperatura y anota su valor. Temperatur a:

26°

c) Calcula la cantidad de calor necesario para lograr ese aumento de temperatura mediante la siguiente ecuación: Q  mC (T2  T1 ) Considerando que C= 1 cal/g °C y que m = 150 g Q=150(26-24) Q= 300 cal d) Transforma la cantidad de calorías obtenidas en Joules.

6 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2012

Física II

( 300 )Cal

4.2 Joules= (

1260

) Jolues

1 Cal

e) Obtén la cantidad de energía eléctrica (en Joules) proporcionada por el foco en el lapso de media hora multiplicando los Watts de potencia del foco por el tiempo en segundos (1/2 hora = 1,800 segundos) y anota su valor.

Energía eléctrica: ( 23 Watts) (1,800 segundos) = ( 41400

Joules)

f) Desde el punto de vista de la ley de la conservación de la energía, ¿qué puedes decir con respecto a la relación entre la energía eléctrica y la energía calorífica. La energía eléctrica puede producir energía calorífica esto es debido a que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma.

7 D.R.© Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Eugenio Garza Sada 2501 Sur, Col. Tecnológico, Monterrey, N.L. México. 2012