1) Сколько энергии необходимо, чтобы превратить 200 г воды при температуре 20 градусов в пар при 100 градусах?

2) Какой ток потребляет кипятильник, который нагревает 1.2 кг воды от 12 градусов до кипения за 10 минут, если он работает при напряжении 200 В и имеет КПД 90%? Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж.

Физика 8 класс Теплообмен и теплота энергия превращение воды в пар ток кипятильника теплоемкость воды нагрев воды до кипения КПД кипятильника расчет энергии для кипятка Новый

Давайте решим оба вопроса по порядку.

1) Сколько энергии необходимо, чтобы превратить 200 г воды при температуре 20 градусов в пар при 100 градусах?

Для решения этой задачи нам нужно учитывать два этапа:

1. Нагрев воды от 20 градусов до 100 градусов.
2. Парообразование воды при 100 градусах.

Сначала найдем энергию, необходимую для нагрева воды. Формула для расчета тепла, необходимого для нагрева, выглядит так:

Q1 = m * c * ΔT

Где:

• Q1 - количество теплоты (Дж).
• m - масса воды (кг).
• c - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°C)).
• ΔT - изменение температуры (°C).

В нашем случае:

• m = 200 г = 0.2 кг,
• ΔT = 100 - 20 = 80°C.

Теперь подставим значения в формулу:

Q1 = 0.2 * 4200 * 80 = 67200 Дж.

Теперь найдем энергию, необходимую для парообразования. Формула для расчета теплоты при парообразовании:

Q2 = m * L

Где:

• Q2 - количество теплоты (Дж).
• L - удельная теплота парообразования воды (обычно около 2260 кДж/кг или 2260000 Дж/кг).

Подставим значения:

Q2 = 0.2 * 2260000 = 452000 Дж.

Теперь сложим оба значения, чтобы получить общее количество энергии:

Q_total = Q1 + Q2 = 67200 + 452000 = 519200 Дж.

Таким образом, для превращения 200 г воды при температуре 20 градусов в пар при 100 градусах необходимо 519200 Дж энергии.

2) Какой ток потребляет кипятильник, который нагревает 1.2 кг воды от 12 градусов до кипения за 10 минут, если он работает при напряжении 200 В и имеет КПД 90%?

Сначала найдем, сколько энергии требуется для нагрева воды. Используем ту же формулу, что и в первом вопросе:

Q = m * c * ΔT

Где:

• m = 1.2 кг,
• c = 4200 Дж/(кг·°C),
• ΔT = 100 - 12 = 88°C.

Подставим значения:

Q = 1.2 * 4200 * 88 = 453120 Дж.

Поскольку кипятильник работает с КПД 90%, то фактическая энергия, которую он должен потребить, будет больше:

Q_actual = Q / КПД = 453120 / 0.9 = 503466.67 Дж.

Теперь найдем, сколько энергии он потребляет за 10 минут. Время в секундах:

10 минут = 10 * 60 = 600 секунд.

Мощность P (Вт) можно найти по формуле:

P = Q_actual / t

Где t - время в секундах.

Подставим значения:

P = 503466.67 / 600 = 838.11 Вт.

Теперь, зная мощность и напряжение, можем найти ток I:

I = P / U

Где U - напряжение (200 В).

Подставим значения:

I = 838.11 / 200 = 4.19 А.

Таким образом, ток, который потребляет кипятильник, составляет примерно 4.19 А.