Похожие вопросы
2025-08-29 08:02:43
Кипятильник потребляет ток силой I=5.0 A при напряжении U=220 B. За какое время этот кипятильник нагреет воду объёмом V=0.20 л от температуры t=23°С до кипения, если КПД кипятильника η=60% (Удельная теплоёмкость воды c=4200 Дж/кг*°С, плотность воды rho=1000 кг/м3)?
Физика 11 класс Электрический ток и тепловые эффекты Кипятильник ток напряжение время нагрев воды температура КПД удельная теплоёмкость плотность воды физика 11 класс
2025-08-29 08:02:55
Для решения этой задачи нам нужно определить, сколько энергии потребуется для нагрева воды, а затем, зная мощность кипятильника, вычислить время, необходимое для достижения этой энергии.
Шаг 1: Вычисление массы водыСначала найдем массу воды, используя формулу:
- m = V * ρ
где:
- m - масса воды (кг)
- V - объём воды (м³)
- ρ - плотность воды (кг/м³)
Объём воды V = 0.20 л = 0.20 / 1000 = 0.0002 м³. Плотность воды ρ = 1000 кг/м³.
Теперь подставим значения:
- m = 0.0002 м³ * 1000 кг/м³ = 0.2 кг
Теперь найдем, сколько энергии требуется для нагрева этой массы воды от t1 = 23°С до t2 = 100°С (температура кипения воды):
- Q = m * c * Δt
где:
- Q - количество теплоты (Дж)
- c - удельная теплоёмкость воды (Дж/кг*°С)
- Δt - изменение температуры (°С)
Δt = t2 - t1 = 100°С - 23°С = 77°С.
Теперь подставим значения:
- Q = 0.2 кг * 4200 Дж/кг*°С * 77°С = 64680 Дж.
КПД кипятильника η = 60%, значит, полезная мощность P полезная будет равна:
- P полезная = η * P полная
Сначала найдем полную мощность кипятильника:
- P полная = U * I = 220 B * 5.0 A = 1100 Вт.
Теперь подставим значения:
- P полезная = 0.6 * 1100 Вт = 660 Вт.
Теперь можем найти время t, необходимое для нагрева воды:
- t = Q / P полезная
Подставим значения:
- t = 64680 Дж / 660 Вт ≈ 98.5 секунд.
Ответ: Кипятильник нагреет воду объёмом 0.20 л от 23°С до кипения примерно за 98.5 секунд.