Problema 1.4 -Energía Solar

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Problema 2.5- ¿Alguna vez has visto el interior de una batería de 9V?

Si usted ha desmontado la coraza de la batería de 9 V (fabricantes advierten fuertemente en contra de desmontaje de la batería) esto es lo que se ve:

- Haga una conjetura en cuanto a lo que los cilindros en la imagen de la derecha representan, ¿cuántos de ellos existen y cómo contribuyen a la operación de 9 V de la batería?

En el interior de las baterías de 9V se encuentras 6 pequeñas baterías de 1.5V conectadas en serie, este tipo de conexión permite obtener una suma entre las tensiones nominales de baterías individuales, manteniendo la misma capacidad, es decir, si tenemos 6 baterías de 1.5V a x capacidad cada una, conectadas en serie vamos a obtener una tensión de salida de 9V con su x capacidad.

- La capacidad de la batería de 9 V tiene una potencia de 600 mA-h. ¿Cuántos moles de carga se almacenan en la batería?

1 Mol de carga eléctrica (electrones) = 1,6·10-19 C x 6,022 ×1023/ mol = 9.63 x 10^4 C/mol.

1 A = 1 C /seg

Tenemos 600 mA-h = 0.6A

0.6 C / seg x 3600 seg = 2160 C

2160 C / 9.63 10^4 C/Mol = 224.29 x 10^-4 = 0.0224 Moles de electricidad.

- Las dimensiones de la batería de 9 V son de 45 mm x 25 mm x 15 mm. Se le pide que haga un condensador que ocupa el volumen equivalente, con las placas del condensador separadas por un espacio de aire de 0,1 μm, y se pliega para ocupar todo el volumen.

V= (45)(25)(15)= 16875mm³

Espacio de aire= 1µm

V= A x grosor

A= V/grosor = 1685mm³/0.1x10ˉ³ = 168.75mm²

¿Cuál es la capacidad del condensador?

C= (8.85 x10-12 F/m²)(1687.5 m²) = 0.000000014934 F

¿Cuántos moles de carga sería usted capaz de almacenar en un condensador como ese cuando se carga a 9 V?

Q=CV

Q= (0.000000014934F)(9V) = 0.000000134406 C

Comparar esta carga almacenada con el valor de la carga almacenada que pueda encontrar en la pregunta

¿Cuál es el campo eléctrico entre las placas del condensador cuando está completamente cargado? Si el campo eléctrico es mayor que el campo de perforación del aire, explique lo que sucederá cuando se carga el condensador. ¿Va a someterse el capacitor a una avería eléctrica?

E = V y como Q = CV V = Q

d C

E= Q

Cd

- Ahora vamos a hacer un análisis de costos : Teniendo en cuenta el costo de la batería de 9V (consultar el mismo)

¿Cuál es el costo por kW-h de energía eléctrica producida por la batería [Nota: Consultar el costo del kW-h en tu región]?

Tomando en consideración que la batería de 9v posee una capacidad de 600mAh y tiene un precio medio de $ 80.00

(9v)(0.6ah)= 5.4 wh

(1000) / (5.4) = 185.18

Se requieren de 185 baterías para producir 1kwh

(185)(80) = 14800

1 kwh en baterías tendría un costo de $14,800.00

1 kwh suministrado por CFE en consumo básico es de $ 0.793 por cada kwh

Un Galón de gasolina da 40 kW-h de energía y según el costo por galón. ¿Cuál es el costo de la gasolina por kW-h?

1 galón = 3.7 litros

1 litro de gasolina = $ 13.16

Un galón cuesta $ 48.69

40 / 48.69 = 0.82

1 kwh de gasolina nos cuesta $ 0.82

Fuentes:

México Electricidad – consumo,(s/f), recuperado el 07 de Marzo de 2016, a partir de: http://www.indexmundi.com/es/mexico/electricidad_consumo.html

Radiación Solar,(s/f), recuperado el 07 de Marzo de 2016, a partir de: http://econotecnia.com/radiacion-solar.html

Superficie de los estados de México,(s/f), recuperado el 07 de Marzo de 2016, a partir de: https://www.saberespractico.com/estudios/geografia-estudios/superficie-de-los-estados-de-mexico/

QUÉ ES UN CAPACITOR O CONDENSADOR,(s/f), recuperado el 07 de Marzo de 2016, a partir de: http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_capacitor/ke_capacitor_3.htm

Tarifa 1 2016,