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PREPARACIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO A CICLOS FORMATIVOS DE GRADO SUPERIOR OPCIÓN B: TECNOLOGÍA INDUSTRIAL DATOS DEL ASPIRANTE CALIFICACIÓN PRUEBA Apellidos: SOLUCIONADO Nombre: D.N.I. o Pasaporte Fecha de Nacimiento: / / Instrucciones: ● Lee atentamente las preguntas antes de contestar. ● La puntuación máxima de cada pregunta está indicada en cada enunciado. ● Revisa cuidadosamente la prueba antes de entregarla. 1. Indica qué tipo de transformación energética se produce en los siguientes aparatos: (2 puntos) Motor de una lavadora Transforma Energía eléctrica en energía mecánica, o cinética de rotación. Calentador de agua con gas ciudad Transforma Energía química en energía térmica. Dinamo de una bicicleta Transforma Energía mecánica, o cinética de rotación en energía eléctrica. Cargador de batería de un móvil Transforma Energía eléctrica en energía química. 2. Contesta a las siguientes cuestiones: A: Cuáles son las equivalencias energéticas (1 punto) 1 kcal = 4,187 kJ 1 kW · h = 3,6 · 106 J B: Rodea con un círculo la respuesta correcta, conociendo la expresión de la energía mecánica, cómo se define un Julio: (1 punto) a) 1 W/s b) 1 kg · m2/s2 c) 4,187 cal. d) 10-3 W ·h 3. Una bomba que utiliza un combustible que tiene un Poder Calorífico de 6000 kcal/m3 logra elevar 1000 litros de agua a un depósito que se encuentra a 27 metros de altura. ¿Cuántos litros de combustible utiliza? (3 puntos) Curso para la Preparación a la Prueba de Acceso TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I.E.S. Torre de los Herberos, Dos Hermanas, Sevilla octubre de 2009 hoja 1 de 3 4. En una central nuclear se consumen 2 mg de Uranio cada hora, ¿Cuál es la energía producida en kW·h? Si un kg de Uranio costara 130 millones de €, ¿Cuánto cuesta producir 1 kW·h? (3 puntos) (3) DATOS: Pc = 6000 kcal/m3 Expresados en J/m3, tendríamos, 6000 kcal/m3 · (4187 J/kcal) = = 25,122 · 106 J/kg V= 1000 l de agua h = 27 m Vol. de combustible= x ? FÓRMULAS y EQUIVALENCIAS: Conocemos la expresión de la energía potencial del agua: Ep = m · g · h con g = 9,8 m/s2 Para conocer la masa de agua a partir del volumen es necesario saber la densidad del agua: d = 1000 kg/m3 La energía química obtenida tras quemar el combustible sale de Q = Pc · V y por último para pasar de m3 a litros recordemos la equivalencia: (1000 l / m3). CÁLCULOS: Primero calculemos la masa de agua en kg: V = 1000 l · (1 m3/1000 l) = 1 m3; d = m/V ; 1000 [kg/ m3] = m / 1 m3--> m = 1000 kg. Ahora determinemos la Energía Potencial del agua, Ep = m · g · h = 1000 · 9,8 · 27 = 264600 J Toda esa energía potencial sale de la combustión, es decir no hay pérdidas, por tanto: Ep = Q = Pc · V ; 264600 = 25,122 · 106 · V --> V = 0,010533 m3 · (1000l/m3) = 10,53 l. SOLUCIÓN: Se consumirían 10,53 l de combustible, suponiendo claro que todo el calor obtenido por el combustible se transformara en energía para subir el agua, sin pérdidas de rendimiento de la bomba, ni pérdidas térmicas,... (4) DATOS: m [Uranio] = 2 mg expresados en kg, tendríamos, 2 mg · (1 kg/ 106 mg) = 2 · 10 -6 kg. E producida en kW · h = x? (b) Sabiendo que 1 kg de Uranio cuesta 130 · 106 €, Precio del kW · h = C = x ? FÓRMULAS y EQUIVALENCIAS: Conocemos la energía nuclear obtenida de desintegrar uranio: E = m · c2 con c = 3 · 108 m/s La equivalencia entre Julios y kW ·h es: 1 J = 1 W · s ·(1 kW/1000W) · (1 h /3600 s) = = 2,77 · 10-7 kW · h. Para el apartado (b) nos bastaría realizar una simple regla de tres con los datos del apartado anterior y la equivalencia indicada, el coste sería C = 130 · 106 €/ kg. Curso para la Preparación a la Prueba de Acceso TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I.E.S. Torre de los Herberos, Dos Hermanas, Sevilla octubre de 2009 hoja 2 de 3 CÁLCULOS: Primero calculemos la energía nuclear obtenida en Julios: E = mc2 ; E = 2·10-6 (3·108)2 = 18·1010 J. Ahora pasemos a la unidad pedida: E = 18·1010 J · ( 2,77 · 10-7 kW · h / J) = 49 999,999 kW · h Para el apartado (b) calculemos primero cuánto cuestan los 2 mg de Uranio del apartado anterior, es decir hagamos la siguiente regla de tres: Si 1 kg de Uranio cuesta 130 · 106 €, 2 mg de Uranio costarán: Precio = 2 mg ·(130 · 106 €/1 kg) = 2 · 10 -6 kg · (130 · 106 €/kg) = 260 €. Ahora como, según el apartado anterior, de 2 mg de Uranio hemos obtenido una energía de 50 000 kW ·h, y 2 mg de Uranio cuestan 260 · €, el coste de producir 1 kW · h sale: C = 260 € / 50 000 kW ·h = 0,0052 € / kW·h SOLUCIÓN: Al desintegrar 2 mg de Uranio se obtendrían, suponiendo que no existieran pérdidas energéticas y que el rendimiento de la central nuclear sea del 100%, una energía eléctrica de 50 000 kW·h . Además el coste de producir un kilowatio-hora de esa central sería de 0,0052 €. Curso para la Preparación a la Prueba de Acceso TECNOLOGÍA INDUSTRIAL I.E.S. Torre de los Herberos, Dos Hermanas, Sevilla octubre de 2009 hoja 3 de 3