Biofísica 2do Parcial Jun19 T2 – D1 Termodinámica

D1. En un recipiente adiabático e ideal que contiene 1 kg de agua a 15 ºC se introduce un calentador eléctrico conectado al suministro de energía eléctrica a 220 V. Al cabo de los 5 primeros minutos de funcionamiento, una parte de la masa total de agua se ha convertido en vapor después de haber recibidos 551.760 kJ, en total desde el comienzo.

Si la transferencia de energía del calentador es totalmente eficiente:

a) Calcule la masa de agua evaporada

Q = Q1 + Q2

donde

Q = calor recibido = 551,76 kJ = 551.760 J ( 1 cal / 4,18 J) = 132.000 cal

Q1 = calor necesario llevar el agua hasta la temperatura de ebullición = m1 ce (Tf – Ti)

m1 = masa de agua = 1 kg = 1.000 gr

ce = calor especifico del agua = 1 cal/grºC

Tf = temperatura final del agua = temperatura de evaporación = 100 ºC

Q2 = calor necesario para evaporar parte del agua = m2 Lv

Ti = temperatura inicial del agua = 15 ºC

m2 = masa evaporada de agua

Lv = calor latente de evaporación = 540 cal/gr

Reemplazando

Q = m1 ce (Tf – Ti) + m2 Lv

Despejando m2

m2 = (Q - m1 ce (Tf – Ti)) / Lv = (132.000 cal – 1.000 gr 1 cal/grºC (100ºC – 15ºC)) / 540 cal/gr = 87 gr  < -----------

b) Determine la intensidad de la corriente eléctrica en el calentador durante los 5 primeros minutos.

Pot = I V

donde

Pot = potencia disipada por el calentador

I = intensidad de la corriente

V = diferencia de potencial eléctrico = 220 V

Pot = Q / t

donde

Pot = potencia recibida por el agua = potencia disipada por el calentador

Q = calor recibido = 551,76 kJ = 551.760 J

t = tiempo = 5 minutos = 300 seg

Reemplazando y despejando I

I = Q / t / V =   551.760 J / 300 s / 220 V = 8,36 A < -----------