Какова соответствующая величина в следующем примере: Нагревателем вскипятили 1 л воды при температуре 25°С за 3 мин, включенным в сеть с напряжением 220 В. КПД нагревателя составляет 80%. (cводы = 4200 Дж/кг ∙ К) Рассчитай работу нагревателя: (до целого числа) A = кДж. Определи мощность нагревателя: (до целого числа) P = кВт. Рассчитай сопротивление спирали: (до целого числа) R = Ом. Что произойдет с мощностью нагревателя, если в 2 раза укоротить спираль?

Физика 10 класс Энергия и мощность нагреватель работа нагревателя мощность нагревателя сопротивление спирали КПД нагревателя физические расчеты температура воды электрическая энергия формулы физики термодинамика Новый

Давайте разберем задачу шаг за шагом.

1. Рассчитаем работу нагревателя (A).

Для начала, нам нужно узнать, сколько энергии нужно для нагрева 1 литра воды с 25°C до 100°C (температура кипения).

• Объем воды: 1 л = 1 кг (поскольку плотность воды примерно 1 кг/л).
• Разница температур: 100°C - 25°C = 75°C.
• Используем формулу для расчета теплоты: Q = mcΔT, где:
• m = 1 кг (масса воды),
• c = 4200 Дж/(кг·К) (удельная теплоемкость воды),
• ΔT = 75 К (разница температур).

Подставляем значения:

Q = 1 кг * 4200 Дж/(кг·К) * 75 К = 315000 Дж.

Теперь переведем это значение в килоджоули:

A = 315000 Дж / 1000 = 315 кДж.

2. Определим мощность нагревателя (P).

Теперь найдем мощность нагревателя. Мощность (P) определяется как работа (A) деленная на время (t), в секундах:

• Время: 3 мин = 3 * 60 = 180 секунд.

Теперь можем рассчитать мощность:

P = A / t = 315000 Дж / 180 с = 1750 Вт.

Переведем в киловатты:

P = 1750 Вт / 1000 = 1.75 кВт.

3. Рассчитаем сопротивление спирали (R).

Используем формулу мощности:

P = U² / R, где U - напряжение (220 В). Перепишем формулу для нахождения R:

R = U² / P.

Подставляем значения:

R = (220 В)² / 1750 Вт = 48400 / 1750 ≈ 27.7 Ом.

Округляем до целого числа: R ≈ 28 Ом.

4. Что произойдет с мощностью нагревателя, если в 2 раза укоротить спираль?

Сопротивление спирали зависит от длины. Если мы укоротим спираль в 2 раза, ее сопротивление уменьшится в 2 раза. Это приведет к тому, что мощность нагревателя увеличится, так как мощность обратно пропорциональна сопротивлению (P = U² / R). Таким образом, если R уменьшается, P увеличивается.

В итоге, мы получили следующие результаты:

• Работа нагревателя: A = 315 кДж.
• Мощность нагревателя: P = 2 кВт.
• Сопротивление спирали: R = 28 Ом.