Какой ток потребляет кипятильник, который нагревает 1,2 кг воды от 12 °С до кипения за 10 минут, если его напряжение составляет 220 В, а КПД равен 90%? Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг C).

Физика 10 класс Тепловые явления Кипятильник ток нагрев воды Теплоёмкость КПД напряжение физика расчёт тока Энергия время нагрева Новый

Чтобы определить ток, потребляемый кипятильником, нам нужно выполнить несколько шагов. Давайте разберем задачу поэтапно.

1. Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды.

   Формула для расчета количества теплоты (Q) выглядит так:

   Q = m * c * ΔT

   • m - масса воды (в данном случае 1,2 кг),
   • c - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°C)),
   • ΔT - изменение температуры (конечная температура - начальная температура).

   Начальная температура составляет 12 °C, а конечная - 100 °C (температура кипения). Таким образом, ΔT = 100 °C - 12 °C = 88 °C.

   Теперь подставим значения в формулу:

   Q = 1,2 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 88 °C = 1,2 * 4200 * 88 = 1 254 720 Дж.

2. Учитываем КПД кипятильника.

   КПД (коэффициент полезного действия) показывает, какая доля энергии, потребляемой устройством, используется для полезной работы. Если КПД составляет 90% (или 0,9), то полезная работа составляет:

   Q полезная = Q / КПД = 1 254 720 Дж / 0,9 ≈ 1 394 022 Дж.

3. Определим мощность кипятильника.

   Мощность (P) можно рассчитать по формуле:

   P = Q / t

   • Q - это количество теплоты (в нашем случае 1 394 022 Дж),
   • t - время (10 минут, что равно 600 секунд).

   Теперь подставим значения:

   P = 1 394 022 Дж / 600 с ≈ 2323,37 Вт.

4. Наконец, найдем ток.

   Используем формулу для расчета тока (I):

   I = P / U

   • P - мощность (2323,37 Вт),
   • U - напряжение (220 В).

   Подставим значения:

   I = 2323,37 Вт / 220 В ≈ 10,57 А.

Таким образом, ток, который потребляет кипятильник, составляет примерно 10,57 А.