Energía y potencia eléctrica. Efecto Joule 21
Una heladora de 700 W está funcionando 10 horas y su rendimiento es del 80%. Calcula:
a) Las calorías absorbidas.
b) La masa de hielo a –16 ºC que fabricó si se puso agua a 20 ºC.
Datos: Calor especifico del hielo: 0,5 cal/g ºC. Calor latente de fusión: 80 cal/g
Solución:
Datos: P = 700 W; t = 10 h; Rendimiento = 80%
a) El rendimiento nos indica que el calor que se desprende es el 80% de la energía que gasta la heladora, o sea: Q = 0,8 E.
Potencia eléctrica:
P = E/t → E = P t
Calor absorbido:
Q = 0,8 P t = 0,8·700 W·36000 s = 20160000 J
Q = 20160000 J (0,239 cal/J) = 4818240 cal
b) Datos: tfin = –16 ºC; tin = 20 ºC; c1 = 1 cal/g ºC c2 = 0,5 cal/g ºC; Lf = 80 cal/g
Diagrama del proceso:
El calor total desprendido será igual a la suma del calor desprendido en cada una de las etapas del recorrido del diagrama, es decir:
Q = Q1 + Q2 +………
Calor desprendido al pasar de agua a 20 ºC a agua a 0 ºC:
Q1 = m c1 (t1 – tin)
Calor desprendido al pasar de agua a 0 ºC a hielo a 0 ºC:
Q2 = Lf m
Calor desprendido al pasar de hielo a 0 ºC a hielo a –16 ºC:
Q3 = m c2 (tfin – t1)
Sustituyendo en la expresión del calor total desprendido:
Q = m c1 (t1 – tin) + Lf m + m c2 (tfin – t1)
Q = m [c1 (t1 – tin) + Lf + c2 (tfin – t1)]