Fisica General Burbano

472 CORRIENTE ELÉCTRICA CONTINUA
han atravesado el voltámetro? 3) ¿A qué tensión se cargaron los condensadores?
4) ¿A qué tensión habría sido necesario cargar los condensadores
si la asociación hubiera sido en serie?
95. Se monta en serie un amperímetro con un voltámetro de plata,
y se regula la intensidad de modo que el amperímetro marque 0,50 A,
manteniendo esta intensidad durante 20 min. El aumento de peso del cátodo
ha sido de 0,6435 g. Calcular: 1) El equivalente electroquímico de
la plata (masa atómica: 107,88 g). 2) Intensidad de la corriente. 3) Error
absoluto y relativo del amperímetro cuando marca 0,50 A. 4) Cantidad
de cobre que la misma cantidad de electricidad depositará al pasar por
una disolución de una sal cúprica (masa atómica del cobre: 63,44 g).
96. La superficie de cada uno de los electrodos de una cuba electrolítica
es de 10 cm 2 . El electrólito es una disolución acuosa de ácido
sulfúrico. Al cabo de 5 min de pasar la corriente se han obtenido 100 cm 3
de hidrógeno, medidos sobre agua, siendo la presión de 700 mm de
mercurio y la temperatura de 27 °C. Determinar: 1) El peso de hidrógeno
que se ha obtenido. 2) La intensidad de corriente utilizada. 3) La densidad
de corriente en los electrodos. Tensión de vapor de agua a 27 °C:
27 mm de mercurio.
97. Se tiene una bombilla que consume 60 W cuando está conectada
a una tensión de 120 V. 1) ¿Cuál es su resistencia? 2) ¿Qué cantidad
de calor se genera en el filamento de la lámpara en un minuto?
3) Si la corriente que pasa por la bombilla pasara por un voltámetro con
agua acidulada, ¿qué masa de hidrógeno se desprendería en 10 min?
4) ¿Qué volumen ocuparía dicha masa de hidrógeno si la presión es de
767 mm y la temperatura es de 27 °C? Tensión de vapor de agua a 27 °C:
27 mm de Hg.
98. Se hace pasar una corriente eléctrica por un hilo conductor de
15 Ω de resistencia. Para ello se conecta con una pila de 12 V y 5 Ω de
resistencia interna. Se pide calcular: 1) La intensidad de la corriente que
circula por el conductor. 2) El calor desprendido por el hilo conductor al
pasar por él la corriente eléctrica. 3) ¿Cuántos g de hielo se fundirían en
5 min con el calor desprendido por el conductor? 4) Si dicha corriente
se aplica a un voltámetro lleno de agua acidulada con electrodos de platino,
calcular el volumen de hidrógeno producido durante 10 min, medido
en condiciones normales de presión y temperatura. (No considerar ni
la resistencia ni la fuerza contraelectromotriz del voltámetro.)
99. En una vasija de electrólisis se utilizan electrodos rectangulares
de 20 × 15 cm colocados a una distancia de 15 cm. El electrólito es una
disolución de nitrato de plata, cuya resistividad es de 15 Ω · cm y la tensión
aplicada es de 7,5 V. Calcular: 1) La resistencia de la disolución entre
los electrodos. 2) El tiempo necesario para depositar 100 g de plata
en el cátodo utilizando la tensión citada. Masa atómica de la plata: 108 g.
3) Lo que ha costado la energía eléctrica para realizar este depósito electrolítico
a 0,08 e el kW · h.
100. Tenemos 10 l, medidos a 18 °C y 750 mm, de una mezcla gaseosa
con 10 % de hidrógeno, 15 % de oxígeno y 75 % de nitrógeno
(los % son en volumen). 1) Calcular las masas que de cada uno de estos
tres gases que existen en ella. 2) Calcular también sus respectivas
presiones parciales. 3) Si dichas masas de oxígeno y de hidrógeno se
obtuvieran por electrólisis de agua acidulada, con una corriente de 2 A,
¿cuánto tiempo se emplearía? 4) Si la tensión entre los bornes del voltámetro
son 10 V, ¿qué energía se consumirá?
101. Un voltámetro de nitrato de plata con electrodos de plata y
resistencia de 20 Ω debe funcionar con corriente de 0,5 A, en un sector
de corriente cuya tensión es 110 V, intercalando en el circuito una resistencia
auxiliar. Se pide: 1) La longitud del hilo de hierro de 0,1 mm de
diámetro necesaria para realizar la resistencia auxiliar (resistividad del
hierro: 15,7 µΩ · cm). 2) ¿Cómo se podría construir una resistencia
análoga con ayuda de lámparas de incandescencia que consumiesen
0,1 A bajo 100 V? 3) El peso de plata depositado por hora en el voltámetro.
4) La cantidad de calor desprendida en la resistencia auxiliar durante
el mismo tiempo.
102. Un voltámetro con electrodos de platino contiene una disolución
de ácido sulfúrico; su fuerza contraelectromotriz es de 1,5 V y su resistencia
interior de 4,5 Ω. Está conectado en serie con un generador
cuya FEM es de 12 V y entre el generador y el voltámetro hay también
colocada una resistencia R, de 4 Ω. Suponemos cerrado el circuito y
despreciable la resistencia de los conductores que forman las conexiones
y el generador. 1) Dibujar un esquema del circuito. 2) Calcular la intensidad
de la corriente que circula. 3) Hallar el tiempo que ha de transcurrir
para que en el voltámetro se desprendan 25 cm 3 de H 2
, medido en
condiciones normales. 4) ¿Cuál es la cantidad de calor que se desprende
en la resistencia R durante dicho tiempo?
103. Un circuito eléctrico consta de una pila cuya fuerza electromotriz
es de 3 V, una resistencia de 15 Ω y un voltímetro de resistencia
interior muy grande en conexión con los bornes de la pila. Calcular:
1) La resistencia interna de la pila si el voltímetro marca 2,7 V. 2) El calor
desarrollado en la resistencia durante 2 h. 3) El cinc (Masa atómica
==65,4 g) consumido por la pila cada hora.
104. En un circuito eléctrico se montan en serie un acumulador,
una resistencia variable y un voltámetro de gases. El acumulador tiene
una FEM de 4 V y una resistencia interior despreciable. El voltámetro tiene
una resistencia interna de R = 1 Ω y una fuerza contraelectromotriz
de 1,5 V. La intensidad de la corriente es de 1 A. Calcular: 1) Potencia
suministrada por el acumulador. 2) Resistencia total del circuito. 3)
Gramos de hidrógeno desprendidos en una hora. 4) Volumen que ocupará
este hidrógeno, recogido sobre agua, siendo la temperatura de 20
°C, la presión de 740 mm de Hg y la tensión de vapor de agua a esa
temperatura 17,5 mm de Hg.
105. Un circuito eléctrico está integrado por las siguientes partes
conectadas en serie: una batería de 13 elementos, cada uno de los cuales
tiene 2 V de FEM, y una resistencia interna de 0,003 Ω; un voltámetro
de sulfato de cobre con electrodos de platino, cuya resistencia interna es
de 7,5 Ω, y los cables de conexión, cuya resistencia es de 2 Ω y en los
cuales, por el efecto Joule, se desprenden 180 cal/min. Calcular: 1) La
intensidad de la corriente. 2) El peso de cobre depositado por minuto.
3) Fuerza contraelectromotriz del voltámetro. 4) Intensidad de la corriente
en el caso de que los electrodos fuesen de cobre.
106. Un circuito eléctrico está formado por las siguientes partes conectadas
en serie: a) Una batería de acumuladores en la que cada elemento
tiene 2 V de FEM. b) Una resistencia de 8 Ω introducida en un calorímetro
con agua, cuya capacidad calorífica equivale a 500 g de agua.
c) Un voltámetro de agua acidulada, con electrodos de platino. d) Un
voltámetro de nitrato de plata con electrodos de plata. Se desea averiguar
lo siguiente: 1) La intensidad de la corriente. 2) El volumen de
hidrógeno producido durante 15 min en el voltámetro de agua acidulada,
medido en condiciones normales. 3) El peso de plata depositado
durante un cuarto de hora en el cátodo del voltámetro de AgNO 3
. 4) El
número de elementos que tendrá la batería de acumuladores, sabiendo
que la resistencia total del circuito es de 12 Ω. DATOS: Peso atómico de la
plata: 108 g. Fuerza contraelectromotriz del voltámetro de agua: 1,5 V.
Para elevar un grado la temperatura del agua del calorímetro tiene que
pasar la corriente durante 15 min.
107. Un circuito eléctrico está formado por los siguientes aparatos
conectados en serie: a) Una resistencia formada por un hilo metálico de
2 m de longitud y 0,4 mm de diámetro. Esta resistencia está sumergida
en un calorímetro de cobre que pesa 167 g y contiene 600 g de agua.
b) Un voltámetro con electrodos de plata que contiene una disolución
de AgNO 3
. c) Un voltámetro con electrodos de platino que contiene
agua acidulada por H 2
SO 4
, provisto de una bureta para recoger juntos
los gases desprendidos en ambos electrodos. Se hace pasar por el circuito
una corriente continua y constante durante 30 min. Al cabo de este
tiempo en el voltámetro de plata se han depositado 1,37 g de Ag y la
temperatura del calorímetro ha aumentado 6,2 °C. 1) Calcular el volumen
del gas recogido, medido en condiciones normales. 2) Calcular la
resistencia sumergida y deducir la resistividad del material. DATOS: Calor
específico del cobre: 0,09 cal /g · °C. Peso atómico de la plata: 108 g.
108. Un generador eléctrico de 10 V de fuerza electromotriz y 0,5
Ω de resistencia interna alimenta un circuito con dos derivaciones. En
una existe un voltámetro de 2 V de fuerza contraelectromotriz y 5 Ω de
resistencia interna, y en la otra, una resistencia de 30 Ω. Calcular: 1) Intensidad
de la corriente en el generador y en cada derivación. 2) Diferencia
de potencial entre los bornes del generador. 3) El conjunto está
funcionando 10 min. Calcular: a) Energía suministrada por el generador.
b) Energía perdida en él, en forma de calor.
109. Se conecta un hilo metálico de 4 Ω de resistencia a los bornes
de un generador de corriente continua de 6 V de FEM y 0,5 Ω de resistencia
interior. Calcular: 1) Las intensidades de corriente que circula. 2)
El calor desprendido en el hilo durante 2 min. 3) Se conecta al generador
anterior, en derivación con el hilo metálico, a los bornes de un voltámetro
de cobre con electrodos de cobre y de 1,5 Ω de resistencia interna.
Calcular: a) Las intensidades de corriente que circulan por el hilo y
por el voltámetro. b) El peso de cobre que se depositará en el cátodo en
1 min. Peso atómico del cobre: 63,5 g.
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