Какой ток потребляет кипятильник, если он нагревает 1,2 кг воды от 12 °С до кипения за 10 минут при напряжении 220 В и КПД 90%? Удельная теплоёмкость воды составляет 4200 Дж/(кг · °С).

Физика 10 класс Тепловые явления Кипятильник ток нагрев воды КПД удельная теплоёмкость физика электричество напряжение время нагрева температура воды Новый

Чтобы найти ток, который потребляет кипятильник, необходимо пройти несколько шагов. Начнем с расчета количества теплоты, необходимого для нагрева воды.

Шаг 1: Рассчитаем количество теплоты (Q), необходимое для нагрева воды.

Формула для расчета количества теплоты выглядит так:

Q = m * c * ΔT

где:

• m - масса воды (1,2 кг);
• c - удельная теплоёмкость воды (4200 Дж/(кг · °С));
• ΔT - изменение температуры воды (конечная температура - начальная температура).

Конечная температура воды при кипении составляет 100 °C, а начальная – 12 °C. Значит:

ΔT = 100 °C - 12 °C = 88 °C.

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 1,2 кг * 4200 Дж/(кг · °С) * 88 °C.

Q = 1,2 * 4200 * 88 = 448320 Дж.

Шаг 2: Учитываем КПД кипятильника.

КПД (коэффициент полезного действия) показывает, какая часть потребляемой энергии преобразуется в полезную работу. В нашем случае КПД составляет 90%, или 0,9. Это означает, что для получения 448320 Дж полезной энергии, нам нужно больше энергии:

Q_потребляемая = Q / КПД.

Q_потребляемая = 448320 Дж / 0,9 = 498133,33 Дж.

Шаг 3: Рассчитаем мощность (P) кипятильника.

Мощность можно рассчитать по формуле:

P = Q_потребляемая / t,

где t - время в секундах. Время в нашем случае составляет 10 минут, что равно 600 секундам.

Теперь подставим значения:

P = 498133,33 Дж / 600 с = 830,22 Вт.

Шаг 4: Рассчитаем ток (I), используя закон Ома.

Закон Ома гласит, что:

P = U * I,

где U - напряжение (220 В), а I - ток, который нужно найти.

Перепишем формулу, чтобы выразить ток:

I = P / U.

Теперь подставим найденные значения:

I = 830,22 Вт / 220 В = 3,77 А.

Ответ: Кипятильник потребляет ток примерно 3,77 ампера.