Помогите, пожалуйста. У нас есть электрический нагреватель, который за 15 минут доводит до кипения 2,5 кг воды, начальная температура которой 10 °С. Сила тока в нагревателе составляет 7 А, а КПД нагревателя равен 60%. Какое напряжение в электрической сети? Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг·°С).

Физика 8 класс Электрический ток и его применение электрический нагреватель кипение воды Сила тока КПД нагревателя напряжение в сети удельная теплоемкость воды физика 8 класс Новый

Конечно, давайте решим эту задачу шаг за шагом.

Шаг 1: Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды.

Для этого используем формулу для расчета количества теплоты (Q), необходимого для нагрева воды:

Q = m c ΔT,

где:

• m = 2,5 кг (масса воды),
• c = 4200 Дж/(кг·°С) (удельная теплоемкость воды),
• ΔT = Tконечная - Тначальная = 100 °С - 10 °С = 90 °С (изменение температуры).

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 2,5 кг 4200 Дж/(кг·°С) 90 °С.

Шаг 2: Проведем вычисления.

Q = 2,5 4200 90.

Сначала умножим 2,5 на 4200:

2,5 * 4200 = 10500.

Теперь умножим 10500 на 90:

10500 * 90 = 945000 Дж.

Итак, количество теплоты, необходимое для нагрева воды, равно 945000 Дж.

Шаг 3: Найдем полезную мощность нагревателя.

КПД (коэффициент полезного действия) нагревателя составляет 60%, что означает, что только 60% энергии, потребляемой нагревателем, преобразуется в тепло. Полезная мощность (Pполезная) рассчитывается по формуле:

Pполезная = КПД * Pпотребляемая,

где Pпотребляемая - мощность, которую потребляет нагреватель.

Шаг 4: Найдем время в секундах.

Время работы нагревателя составляет 15 минут. Переведем это время в секунды:

15 минут = 15 * 60 = 900 секунд.

Шаг 5: Найдем полную мощность, необходимую для нагрева воды.

Полезная мощность также можно выразить через количество теплоты и время:

Pполезная = Q / t.

Подставим значения:

Pполезная = 945000 Дж / 900 с = 1050 Вт.

Шаг 6: Найдем потребляемую мощность.

Теперь, зная полезную мощность, можем найти потребляемую мощность:

Pпотребляемая = Pполезная / КПД.

КПД в десятичной форме равен 0,6 (60% = 0,6). Подставим значения:

Pпотребляемая = 1050 Вт / 0,6 = 1750 Вт.

Шаг 7: Найдем напряжение в электрической сети.

Используем закон Ома для расчета напряжения (U):

U = P / I,

где P - мощность, I - сила тока. Подставим значения:

U = 1750 Вт / 7 А.

Шаг 8: Проведем вычисления.

U = 250 В.

Таким образом, напряжение в электрической сети составляет 250 В.