= 3600s Ec 1 =Ec 2. 36Km/h m 1h RELACIÓN DE PROBLEMAS. ENERGÍAS 360J

Transcripción

1 RELACIÓN DE PROBLEMAS. ENERGÍAS 1. Un objeto de 50 Kg se halla a 10 m de altura sobre la azotea de un edificio, cuya altura, respecto al suelo, es 50 m. Qué energía potencial gravitatoria posee dicho objeto? Ep mgh 50Kg.9,8 m.60m17.400j. Calcula la velocidad (en Km/h) a la que tendría que ir una motocicleta de 100 kg para que tuviera la misma energía cinética que un camión de Tn que avanza a una velocidad de 6 Km/h m 1h 6Km/h 1Km Ec 1 Ec 10m Ec m 1 mv 000Kg 100Kg ( V ) Ec Despejando 1Km V 54,77m/s 1000Km 1h 197km / h. Un coche de 100 kg de masa marcha a una velocidad de 10 km/h. a) Qué cantidad de calor se disipa en los frenos al detenerse el coche? b) Si ese calor se comunica a 0 litros de agua, cuánto se elevaría su temperatura? Ec m mv 100Kg J 4. Si lanzamos verticalmente un objeto que pesa 5 kg desde el suelo a una velocidad de 1 m/s Cuál es la máxima altura que alcanzará? 1 1 Ec mv 5Kg 1m 60 EcEp mgh despejando la altura : ( ) J h Ep m. g 60J 5Kg.9,8m 7,4m

2 5. Mediante un motor de 1/5 CV de potencia, un cuerpo asciende 10 m en s. Cuál es la masa del cuerpo? 75 W 1/5CV 1CV 147W Energia P.t 147Wxs94J Ep g. h 94J Ep mgh despejando obtenemos m Kg 9,8m.10m 6. Por un molinillo de café conectado a una red de 0 V circula una corriente de 0,7 A. Cuánta energía eléctrica consume en un minuto? P V.I0V.0,7A154 w 0,154Kw E P.t 0,154KW.h 9,4KWmin 7. Una placa vitrocerámica de 0 V por la que circula una intensidad de 5 A está conectada horas. Qué energía ha consumido? P V.I0V.5A1100 w 1,1Kw E P.t 1,1KW.h,KWh 8. Un frigorífico, de 55 cm (ancho) x 15 cm (alto) x 55 cm (fondo) en dimensiones interiores, lleva un recubrimiento alrededor de cada una de las seis paredes de fibra de vidrio (λ0,01) de cm de espesor. Calcula la cantidad de calor por hora que se deberá extraer si se quiere mantener en el interior una temperatura de 5ºC si en el exterior hay 8ºC. Superficie del frigorifico ( 55 cm x 15 cm) 4 + ( 55 cm x 55 cm ) 550 cm,55m Q(λ/d).S. m (T f - T i ).t (0,01 kcal/h.m. C/ 0,0m).,55m.( 5ºC-8ºC).1h,4 kcal

3 9. Una habitación de m (ancho) x 4 m (largo) x tiene sus paredes de ladrillo (λ0,) de 5 cm de espesor y dispone de ventanas de cristal (λ0,7) de 1 x 1 m con 10 mm de espesor. Calcula el tiempo diario que tiene que estar conectado un radiador de 4000 W de potencia para suministrar la energía perdida por conducción (despreciando suelo y techo) si en el interior hay 18ºC y en el exterior 9ºC. Superficie de tabique ( m x 4 m) + ( 1 m x 1 m ) 10m Qtabique/t(λ/d).S. m (T f - T i ).t (0, kcal/h.m. C/ 0,5m).10m.( 18ºC-9ºC)84,85 Kcal/h Qvidrio/t(λ/d).S. m (T f - T i ).t (0,7 kcal/h.m. C/ 0,01m).1m.( 18ºC-9ºC)60 Kcal/h Qtotal/t 714,85 Kcal/h Kcal 1000cal 4,18J 1w.s 1h 714,85 Wh 1Kcal 1cal 1J 80 t 80Wh 0, h 4000W Una central térmica produce 5500 Kw h en una hora. Sabiendo que emplea antracita (Pc8.000 kcal/kg) como combustible y que, aproximadamente, se aprovecha el 0 % del combustible quemado para generar electricidad, calcula la cantidad de toneladas diarias que es necesario suministrar a la central. Kwh 1000 w 1J 1cal 1Kcal , Kcal 1Kw 1h 1w. s 4,18J 1000cal 1 η Eutil Esu min istrada E combustible Kcal Pc.m despejando Ecombustible 68411Kcal m 960, 5Kg Pc 8000Kcal / Kg

4 11. Un motor de 0 CV acciona una grúa que eleva un cuerpo de 600 kg a 0 m de altura en 1 min. Cuál es el rendimiento de la instalación? 75 W 0 CV 1CV 14700W Energia P.t 14700Wx60s88000J Ep mgh 600Kg.9,8m/s.0m J Eutil J η 0,1 Rendimiento 1% Esu min istrada 88000J 1. Se dispone de un motor para bombear agua a un depósito que se encuentra a 0 m de altura. Calcula su rendimiento si con kg de combustible suministramos al depósito litros. Datos: Poder calorífico del combustible (Pc).500 kcal/kg; 1 litro de agua 1 kg de agua. Ecombustible Pc.m.500 kcal/kg. con kg7000 Kcal Kcal 1000cal 4,18J 7000 J 1Kcal 1cal Ep mgh 50000Kg. 9,8m/s.0m J Eutil J η 0, Rendimiento % Esu min istrada J

5 1. Un motorista y su motocicleta tienen una masa de 140 kg. Cuando va a 50 km/h tiene un accidente y choca contra un vehículo parado. Calcula la energía cinética que tiene el motorista en el momento del choque. Calcula la altura desde la que habría tenido esa misma energía. Repite el cálculo para 10 km/h Para 50Km/h : m Ec mv 140Kg 1485, 8J EcEp mgh despejando la altura : h Ep m. g 1485,8J 140Kg.9,8m 9,8m Para 10Km/h : m Ec mv 140Kg 7776, J EcEp mgh despejando la altura : Ep 7776,J h m. g 140Kg.9,8m 56,67m 14. Calcula el aumento de temperatura de una viga de acero de 50 kg a la que se le ha aplicado 1 kw h de energía eléctrica, sabiendo que el calor específico del acero es de 0,1 cal/g C Kwh 1000 w 1J 1cal 1Kcal 1 861, Kcal 1Kw 1h 1w. s 4,18J 1000cal 4 Q c e.m (T f - T i ) T f - T i Q / c e.m 861,4.10 cal / (0,1 cal/g C g)8,71ºc

6 CALOR 1. Calcula el calor que pasa durante una hora a través de una pared de acero de cm de grosor que tiene una superficie de 1 m x 1 m y separa una masa de agua a 40 C de otra masa de agua a 0 C. La conductividad térmica del acero es k 1,5 kcal/h.m. C Q(λ/d).S. m (T f - T i ).t (1,5 kcal/h.m. C/ 0,0m).1m.( 40ºC-0ºC).1h 8. kcal Resultado: Q 8. kcal. Calcula el calor que pasa durante horas a través de un tabique de ladrillo de 1 cm de grosor y 7 m de superficie si en el interior hay 5 C y en el exterior C. La conductividad térmica del tabique de ladrillos es k 0, kcal/h.m. C Q(λ/d).S. m (T f - T i ).t (0, kcal/h.m. C/ 0,1m).7m.( ºC-5ºC).h kcal Resultado: Q kcal. Calcula el calor que pasa durante 1 horas a través de un tabique de ladrillo de 40 cm de grosor, m de alto y 4 m de largo que tiene en el medio una ventana de vidrio de 8 mm de grosor y 1x1 m. La temperatura interior es de 0 C y en el exterior de 8 C. La conductividad térmica del tabique de ladrillos es k 0, kcal/h.m. C, y la del vidrio de k 0,7 kcal/h.m. C Resultados: QTABIQUE 1.06,8 kcal; QVIDRIO kcal; QTOTAL 1.906,8 kcal Qvidrio(λ/d).S. m (T f - T i ).t (0,7 kcal/h.m. C/ 0,008m).1m.( 0ºC-8ºC).1h kcal. Qtabique(λ/d).S. m (T f - T i ).t (0, kcal/h.m. C/ 0,4m).11m.( 0ºC-8ºC).1h 1.06,8 kcal QTOTAL QVIDRIO + QTABIQUE 1.906,8 kcal

7 . Calcula la temperatura final de un recipiente de 5l de agua que ha absorbido 00Kcal si se encontraba inicialmente a ºC. m ρ.v 1 Kg/dm. 5dm 5 Kg Q c e.m (T f - T i ) T f T i + Q / c e.m T f ºC + 00Kcal Kcal 1.5Kg Kgº C ºC + 60ºC 8ºC. Dado un depósito que contiene 864litros de agua a 18ºC, calcula la energía en Kcal, en KJ y en KWh necesaria para calentar el agua hasta 8ºC. m ρ.v 1 Kg/dm. 864dm 864 Kg Q ce.m (Tf - Ti) 1 Kcal/KgºC. 864 Kg. (8-18 ) ºC 8640 Kcal E 8640 Kcal. 4,18 KJ/ Kcal 6115, KJ 6115,KWs. 1h/ 10,0 KWh 4. Si en una vivienda se han consumido 854KWh, calcula los KJ consumidos, Kcal necesarias en la central térmica para proporcionar esa energía y la potencia necesaria de la central en KW y en CV funcionando durante 80h. E 854KWh. /1h KJ (nunca se expresa en KJ la energía de la factura de la luz ) Q KJ. 1Kcal / 4,18 KJ 7550,9 Kcal (se podría calcular la masa de combustible necesario quemar en la central para obtener este calor conociendo el poder calorífico del combustible ) P E/t 854 KWh / 80h 10,675 KW P 10,675KW. 1CV / 0,75 KW 14,5CV 5. Calcula el calor liberado por la combustión de 100g de carbón vegetal, sabiendo que su poder calorífico es de 700Kcal/Kg. Q Pc carb.vege. mcv 700 Kcal/Kg. 0,1 Kg 70 Kcal 6. Calcula el calor generado en Kcal en la combustión de 1,5m de propano a una presión de 1, atm y a una temperatura de 5ºC si su poder calorífico es de.50 Kcal/m. Q Pc. P/1atm (7/7+t)V.50 Kcal /m. 1, atm/1atm (7/7+5).1,5m Kcal

8 7. Se necesita generar una energía de 100 KW.h mediante un generador que utiliza un combustible gaseoso de Kcal/m de poder calorífico a una presión de atm y a una temperatura de 6ºC. Se pide calcular el volumen de gas necesario. Q 100KW.h./1h KW.s KJ KJ.1Kcal/4,18KJ 86.14,4 Kcal Qgases Pc. P/1atm (7/7+T)V Qgases 86.14,4 Kcal P 7 Kcal atm 7 Pc V 1atm m 1atm 99 1,57m 8. Si en una reacción nuclear de fisión se utilizan g de uranio, calcula la energía en julios y en Kcal liberada suponiendo despreciables las pérdidas. E m.c.10 - Kg.(.108) m /s.101j,7.1014j.1cal/4,18j 6,46.101cal 6, Kcal