Электрическая плитка с сопротивлением 80 Ом работает при напряжении 220 В. Через сколько времени на ней закипит чайник с водой объемом 3 литра, если начальная температура воды 10 градусов, а КПД установки составляет 60 процентов? Теплоемкость чайника можно не учитывать.

Физика 11 класс Электричество и теплотехника электрическая плитка сопротивление 80 Ом напряжение 220 В время закипания чайник с водой объем 3 литра начальная температура 10 градусов КПД 60 процентов Новый

Для решения данной задачи нам необходимо определить, сколько тепла потребуется для нагрева 3 литров воды от 10 градусов Цельсия до 100 градусов Цельсия, а затем выяснить, за какое время электрическая плитка сможет выработать это количество тепла.

Шаг 1: Рассчитаем количество тепла, необходимое для нагрева воды.

Формула для расчета количества тепла (Q) выглядит следующим образом:

Q = m * c * ΔT

• m - масса воды (в килограммах);
• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4,18 кДж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Сначала найдем массу воды. Поскольку 1 литр воды имеет массу около 1 кг, то 3 литра воды имеют массу:

m = 3 кг

Теперь определим изменение температуры:

ΔT = 100 °C - 10 °C = 90 °C

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 3 кг * 4,18 кДж/(кг·°C) * 90 °C

Q = 3 * 4,18 * 90 = 1138,2 кДж

Шаг 2: Преобразуем количество тепла в джоули.

Так как 1 кДж = 1000 Дж, то:

Q = 1138,2 кДж * 1000 = 1138200 Дж

Шаг 3: Рассчитаем мощность плитки.

Мощность (P) электрической плитки можно рассчитать по формуле:

P = U^2 / R

• U - напряжение (220 В);
• R - сопротивление (80 Ом).

Подставим значения:

P = 220^2 / 80 = 48400 / 80 = 605 Вт

Шаг 4: Учитываем КПД установки.

Поскольку КПД установки составляет 60%, то фактическая мощность, используемая для нагрева воды, будет:

P_эффективная = P * КПД = 605 Вт * 0,6 = 363 Вт

Шаг 5: Рассчитаем время, необходимое для нагрева воды.

Время (t) можно рассчитать по формуле:

t = Q / P_эффективная

Подставим значения:

t = 1138200 Дж / 363 Вт = 3136,1 секунд

Теперь преобразуем время в часы, минуты и секунды:

• 3136,1 секунд = 52 минуты и 16 секунд.

Ответ: Чайник закипит через примерно 52 минуты и 16 секунд.