В электрический чайник налили 0.5 кг воды при температуре 12°C. Какое время потребуется, чтобы вода закипела в чайнике, если сила тока в нагревательном элементе составляет 10A, а напряжение в сети 220V? При этом КПД чайника равен 84%.

Физика 8 класс Тепловые явления и электрические цепи физика 8 класс электрический чайник время кипения воды сила тока 10A напряжение 220V КПД 84% расчет времени температура воды нагрев воды физические задачи Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно определить, сколько энергии потребуется для нагрева воды до кипения, а затем рассчитать, сколько времени потребуется для этого, учитывая мощность нагревателя и КПД чайника.

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

Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT

• Q - количество теплоты (энергия), необходимое для нагрева воды, в джоулях (Дж).
• m - масса воды, в данном случае 0.5 кг.
• c - удельная теплоемкость воды, которая равна 4200 Дж/(кг·°C).
• ΔT - изменение температуры, в данном случае от 12°C до 100°C, то есть ΔT = 100 - 12 = 88°C.

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 0.5 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 88°C

Q = 0.5 * 4200 * 88 = 184800 Дж.

Шаг 2: Рассчитаем мощность нагревателя.

Мощность (P) можно рассчитать по формуле:

P = U * I

• U - напряжение в сети, равное 220 В.
• I - сила тока, равная 10 А.

Подставим значения:

P = 220 В * 10 А = 2200 Вт.

Шаг 3: Учитываем КПД чайника.

Так как КПД чайника равен 84%, то фактическая мощность, используемая для нагрева воды, составляет:

P_эффективная = P * КПД = 2200 Вт * 0.84 = 1848 Вт.

Шаг 4: Рассчитаем время, необходимое для нагрева воды.

Время (t) можно найти по формуле:

t = Q / P_эффективная

Теперь подставим значения:

t = 184800 Дж / 1848 Вт ≈ 100 секунд.

Ответ: Время, необходимое для закипания воды, составляет примерно 100 секунд.