M12S2 - Aplicación de leyes eléctricas

En promedio, una persona utiliza 90 litros de agua si se da una ducha de 5 minutos.
Supongamos que tienen 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 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
Sustituye los valores, realiza la operación y anota el resultado en Watts y kWatts.
P= potencia
V= voltaje
I= intensidad

P=(110V)(5A)= 550 W

Hacemos la conversión a kw:
550w / 1000 w/kw = 0.55kw

3. Calcula la energía que gasta tu calentador en media hora (escribe el resultado en kW*h), es decir: E= P * t
E = (0.55kw)(0.5h)= 0.275 kw/h
Convertimos el tiempo en horas:
1h = 60 minutos                (1h)(30m) / 60m = 30h / 60 = 0.5h
?h = 30 minutos  
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
P = E/T
E= .275 kw/h
T = 0.5h
P= .275km/0.5h = 0.55km/h
P = 0.55 km/h

4. Con el resultado anterior, calcula el costo que paga tu familia diariamente por bañarse, considerando que gastan 270 litros de agua
Primero calcula el costo de usar la cantidad de agua que se calienta en cuarenta minutos (la capacidad máxima del calentador). Anota el resultado,
C = (energia)(precio)
C = (.275kw)(2.85)
C = $0.78375

4.1 Después, con el resultado anterior, calcula cuánto pagan por 270 litros de agua caliente.
150 L = $0.78375
270 L = ?
(270L)(0.78375) / 150L
211.6125 / 150 = 1.41075
Pagamos un total de = 1.41075

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?
La resistencia la podemos calcular usando la Ley de Ohm, con la ecuación R=V/I
Sustituye los valores de la fórmula, realiza la operación y anota el resultado.
R = resistencia                  V= voltaje                  I = intensidad
R= 110V / 5A = 22Ω
Resistencia = 22Ω

6. Por último responde ¿Qué ley se aplica en el funcionamiento del calentador y por qué? Explica brevemente tu respuesta
Aplica para la ley de Joule en cuanto al funcionamiento: cuando la corriente eléctrica atraviesa un conductos, este se calienta emitiendo energía de tal forma que el calor desprendido es directamente proporcional a la resistencia del conductos, al tiempo durante el que está circulando la corriente y al cuadrado de la corriente que lo atraviesa.
Ley de Watt para cálculo de problemas: ya que la potencia eléctrica es directamente proporcional al voltaje de un circuito y la corriente que circula por él.
Ley de Ohm para calcular el valor de la resistencia: la corriente que circula por un alambre es impulsada por el voltaje o diferencia de potencial, es contraparte; la resistencia eléctrica obstaculiza el avance de corriente.