Mediante una estufa eléctrica se hierve agua a 1 atm de presión, en una olla de acero inoxidable con 25 cm de diámetro interior. se observa que el nivel del agua baja 10 cm en 45 min; calcule la tasa de transferencia de calor a la olla
Respuestas a la pregunta
La estufa eléctrica genera una tasa de calor de 3.93 kW.
EXPLICACIÓN:
Inicialmente debemos calcular el volumen de la olla, tenemos que:
V = (π·d²/4)·h
V = (π·(0.25 m)²/4)·(0.1m)
V = 4.91x10⁻³ m³
Ahora, entrando en una tabla termodinámica podemos buscar el el volumen especifico del agua a 1 atmósfera, este tiene un valor de 0.001043 m³/kg, entonces:
m = V/vf
m = 4.91x10⁻³ m³ / 0.001043 m³/kg
m = 4.70 kg
Tenemos la masa del agua, por tanto, buscamos el calor obteniendo la entalpia de mezcla en una tabla termodinámica, entonces:
Q = m· hfg
Q = 4.70 kg · 2256.5 kJ/kg
Q = 10619.91 kJ
Pero todo este proceso ocurrió en 45 minutos que son 2700 segundos, entonces:
Q = 10619.91 kJ/ 2700 s
Q = 3.93 kW
Por tanto, la tasa de transferencia de calor es de 3.93 kW.
Adjunto puedes observar la tabla de agua saturada y los valores usados.
