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PROBLEMAS 467

establece entre X y Z una diferencia de potencial de 150 V, la potencia 20. Mediante una resistencia eléctrica de 10W conectada a 120 V
disipada es de 375 W. 2) ¿Qué marcan en cada uno de los tres casos se desea calentar 1 200 g de un líquido de calor específico de
anteriores los dos amperímetros? 0,95 cal/g · °C. Si se ha partido de una temperatura de 10 °C: 1) ¿A qué
13. En el circuito de la figura la caída de tensión a través de la re- temperatura se encontrará el líquido a los 5 min de iniciar el paso de co-
sistencia A es de 100 V. Encontrar: 1) La intensidad que atraviesa cada rriente? 2) ¿Qué tiempo tardaría en alcanzar su temperatura de ebulli-
una de las resistencias B, C, D. 2) La caída de tensión en la resistencia ción t =120 °C? 3) ¿Cómo se modificaría este último resultado si el ca-
e
B. 3) La potencia disipada en la resistencia F. lentador tuviese unas pérdidas caloríficas del 25 %?
21. El vaso de un calorímetro de latón (calor específico: 0,093 9 cal
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· g · °C ) pesa 50 g y contiene 205,3 g de agua (c =1 cal · g –1 · °C ;
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1 J =0,24 cal) que se calienta de 15 °C a 76 °C, mediante una corriente
de 1,3 A y 110 V en 7 min. Calcular: 1) Equivalente en agua del vaso
calorimétrico. 2) La potencia y la energía eléctrica. 3) Cantidad de ca-
lor producido por la corriente eléctrica y su rendimiento.
22. Se tiene un aparato eléctrico de destilar éter, el cual permite
destilar 900 g de éter por hora, empleando una fuente de corriente con-
tinua de 220 V. El hilo metálico de calefacción del aparato tiene
0,15 mm de diámetro y 110 mW · cm de resistividad. Se admite que ésta
no varía con la temperatura y que las pérdidas de calor en el aparato
son despreciables. Se pide: 1) Potencia consumida por el aparato.
2) Intensidad de la corriente en el circuito de calefacción. 3) Resistencia
de este circuito. 4) Longitud del hilo de calefacción. 5) Coste de la des-
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
tilación de 9 kg de éter. DATOS: Calor de evaporación del éter a la tempe-
Problema XX-12. Problema XX-13. ratura de ebullición: 91 cal/g. Precio de la energía eléctrica: 0,08 euros el
kW · h (1 cal =4,18 J).
23. Un cazo eléctrico recibe corriente a una tensión de 120 V y en
14. Sabiendo que un hilo metálico de 1 m de longitud y 1 mm de 24 min eleva la temperatura de 200 g de hielo de – 20 °C a 90 °C. En el
diámetro tiene una resistencia de 2 W, calcular: 1) La resistencia de otro supuesto de que el rendimiento térmico del cazo sea del 60 %, calcular:
hilo del mismo metal de 2 m de longitud y 0,6 mm de diámetro. 2) En 1) La potencia consumida, en W. 2) La intensidad de la corriente.
el caso de que por el conductor a que se refiere la cuestión anterior cir- 3) La resistencia eléctrica del cazo. 4) Lo que ha costado la energía eléc-
cule una corriente de 5 A, calcular la energía consumida por unidad de trica consumida, sabiendo que el kW · h cuesta 0,08 e. Calor específico
tiempo expresada en kW y el calor disipado al cabo de media hora, ex- del hielo: 0,5 cal/g · °C. Calor de fusión del hielo: 80 cal/g. Calor especí-
presado en cal (1 J =0,24 cal). fico del agua: 1 cal · g – 1 · °C ; J =4,18 cal · J .
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15. Una cafetera eléctrica comienza a hervir 3 min después de ha- 24. Disponemos de un hilo conductor de 1 mm de sección, cuya
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berla conectado a la red. La calefacción procede de un arrollamiento de resistividad es de 10 – 6 W · m, con el cual queremos hacer la resistencia
alambre de 6 m de longitud. ¿Cómo modificaríamos este elemento para de un cazo que nos permita llevar en 5 min 1 l de agua desde 20 °C
que la cafetera comenzase a hervir a los 2 min de conectada? (Despre- hasta 100 °C, suponiendo que las pérdidas de calor representan el 20 %
ciar las pérdidas de calor al exterior.) de las calorías producidas y que la tensión en la red es de 125 V. Calcu-
16. En un calorímetro cuyo equivalente en agua es de 10 g hay lar: 1) El valor que debe tener la resistencia (tomar los datos necesarios
una mezcla de 20 g de hielo y 90 g de agua. Dentro del calorímetro se del problema 18). 2) La longitud que debemos tomar del hilo. 3) La in-
encuentra una resistencia de 10 W por la que pasa una corriente de 2 A tensidad de la corriente. 4) Lo que cuesta calentar el litro de agua, su-
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=0,5 cal · g –1 · °C ; c =1 cal · g –1 · °C ; l =1 cal · g ; 1 J =0,24 cal).
(c h f poniendo que el kW · h vale 0,08 e.
Determinar: 1) El tiempo que ha de estar pasando la corriente para que 25. Un calorímetro cuyo equivalente en agua es de 30 g contiene
se funda el hielo, sin que varíe la temperatura. 2) La misma pregunta 750 g de un líquido en el que se introduce una resistencia de calefacción
para que la temperatura final sea de 50 °C. 3) Energía consumida en de 10 W y entre los extremos de esta resistencia se establece una diferen-
este segundo caso expresada en W · h. cia de potencial de 12 V. Al paso de la corriente durante 5 min se obser-
17. Una masa de agua contenida en un matraz se somete a ebulli- va una elevación de temperatura de 5 °C. (Tomar los datos necesarios
ción mediante el calor suministrado por una resistencia eléctrica por la del problema 18) 1) ¿Cuál es el calor específico del líquido? 2) ¿Cuál
que circula una corriente de 2,5 A, siendo la diferencia de potencial en- sería el incremento de temperatura si se completara el contenido del ca-
tre los extremos de la resistencia de 24 V. El vapor desprendido durante lorímetro con 250 g de agua y se repitiera en iguales condiciones duran-
5 min desde que se inicia la ebullición se condensa en el exterior y se te el mismo tiempo? 3) ¿Qué cantidad de hielo habría que añadir al final
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pesa, obteniéndose 7,0 g de agua (c =1 cal · g – 1 °C ; 1 J =0,24 cal). de la operación citada en segundo lugar para que el contenido del calorí-
1) Calcular el calor de vaporización del agua que se obtendría con estos metro recuperase la temperatura inicial de 0 °C?
datos. 2) Sabiendo que el verdadero valor de vaporización del agua es 26. Se quiere construir un hornillo para corriente de 110 V, capaz
de 540 cal/g, determinar las pérdidas de calor por minuto existentes en- de calentar 1 l de agua desde la temperatura de 15 °C a 100 °C en
tre el matraz y el exterior. 3) ¿Qué masa de agua se hubiera obtenido de 50 min, teniendo en cuenta que sólo se aprovecha el 20 % del calor que
no existir dichas pérdidas? produce, y se dispone de hilo conductor de 0,1 mm de sección y resisti-
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18. En un recipiente aislado térmicamente hay 3 l de agua a la vidad de 10 – 6 W · m. Determinar: 1) La longitud del hilo necesario para
temperatura de 15 °C. Se echa en él un trozo de hielo de 1 kg enfriado ello. (Tomar los datos necesarios del problema 18) 2) Intensidad de la
previamente a –10 °C. Por un hilo conductor de 10 W de resistencia y de corriente que pasará por el hornillo. 3) Lo que cuesta calentar el litro de
capacidad calorífica despreciable introducido en la mezcla se hace pasar agua si el kW · h vale 0,08 e.
una corriente eléctrica, conectando el conductor a una tensión de 27. Una bombilla eléctrica de 60 W a 110 V se conecta por error a
220 V. Dígase cuánto tiempo habrá de estar circulando la corriente para la red de 220 V; luce durante unos momentos con gran brillo y acaba
que la mezcla indicada alcance la temperatura de ebullición a la presión por fundirse. Calcúlese: 1) La potencia efectiva manifestada por la
normal. Se desea saber la cantidad de vapor de agua sobrecalentado a bombilla en su conexión errónea. 2) La resistencia que habría que ha-
120 °C que se necesitaría para producir el mismo efecto que la corriente ber intercalado en serie con la bombilla en su conexión a la red de 220
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(c =0,5 cal · g – 1 · °C ; c =1 cal · g · °C ; c =0,45 cal · g · °C ; l = V para que hubiera funcionado correctamente. 3) La potencia total
h
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=80 cal · g ; l =540 cal · g ; 1 J =0,24 cal). puesta en juego en el caso anterior y los kW · h consumidos por el siste-
v
19. Queremos construir un cazo eléctrico que en 5 min caliente ma resistencia bombilla durante 24 h de funcionamiento.
hasta que empiece a hervir 1 l de agua colocado inicialmente a 15 °C 28. La tensión en los bornes de una lámpara de arco es de 40 V y
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(c =1 cal · g – 1 · °C ; 1 J =0,24 cal). Calcular: 1) La potencia eléctrica está conectada en un circuito cuya tensión es de 110 V. Calcular: 1) La
necesaria (suponiendo que todo el calor se utiliza íntegramente en calen- resistencia que se debe intercalar, en el referido circuito, para que la lám-
tar el agua). 2) La intensidad de la corriente cuando se conecte a una para funcione a su tensión normal y con una intensidad de 10 A. 2) La
red de 110 V. 3) El valor de la resistencia. potencia expresada en W, disipada por la resistencia. 3) La potencia ex-