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).
Физика10 классТепловые явленияКипятильниктокнагрев водыТеплоёмкостьКПДнапряжениефизикарасчёт токаЭнергиявремя нагрева
Чтобы определить ток, потребляемый кипятильником, нам нужно выполнить несколько шагов. Давайте разберем задачу поэтапно.
Формула для расчета количества теплоты (Q) выглядит так:
Q = m * c * ΔT
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.
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.
Мощность (P) можно рассчитать по формуле:
P = Q / t
Теперь подставим значения:
P = 1 394 022 Дж / 600 с ≈ 2323,37 Вт.
Используем формулу для расчета тока (I):
I = P / U
Подставим значения:
I = 2323,37 Вт / 220 В ≈ 10,57 А.
Таким образом, ток, который потребляет кипятильник, составляет примерно 10,57 А.