Заряженный до разности потенциалов 100В конденсатор электроёмкостью 1000мкФ разряжают на резистор, опущенный в воду массой 10г. На сколько градусов нагревается вода, если её удельная теплоёмкость 4200 дж/(кг*К)?

Варианты ответа:

1. 0,01К
2. 0,1К
3. 1К
4. 10К

Решите и объясните, пожалуйста!

Физика 11 класс Электрические цепи и теплообмен физика 11 класс конденсатор разность потенциалов электроемкость разряд резистор Теплоёмкость нагрев воды удельная теплоёмкость расчет температуры Энергия Joule тепловая энергия нагревание закон сохранения энергии Новый

Для решения задачи необходимо определить, сколько энергии выделяется при разряде конденсатора, и затем вычислить, на сколько градусов нагреется вода, используя её удельную теплоёмкость.

Шаг 1: Определение энергии, содержащейся в конденсаторе.

Энергия (E), хранящаяся в конденсаторе, рассчитывается по формуле:

E = (C * U^2) / 2

• C - электрическая ёмкость конденсатора (в Фарадах),
• U - разность потенциалов (в Вольтах).

В нашем случае:

• C = 1000 мкФ = 1000 * 10^-6 Ф = 0,001 Ф,
• U = 100 В.

Подставим значения в формулу:

E = (0,001 * 100^2) / 2 = (0,001 * 10000) / 2 = 10 / 2 = 5 Дж.

Шаг 2: Определение изменения температуры воды.

Теперь, зная, что вся энергия конденсатора передаётся воде, мы можем использовать формулу для расчёта изменения температуры (ΔT):

Q = m * c * ΔT

• Q - количество теплоты (в Джоулях),
• m - масса воды (в килограммах),
• c - удельная теплоёмкость воды (в Дж/(кг·К)),
• ΔT - изменение температуры (в Кельвинах).

В данном случае:

• Q = 5 Дж,
• m = 10 г = 0,01 кг,
• c = 4200 Дж/(кг·К).

Подставим значения в формулу:

5 = 0,01 * 4200 * ΔT.

Решим это уравнение для ΔT:

ΔT = 5 / (0,01 * 4200) = 5 / 42 = 0,119 К.

Шаг 3: Округление и выбор ответа.

Округляя значение, мы получаем, что изменение температуры воды составляет примерно 0,1 К.

Ответ: 0,1 К.