В электрочайнике со спиралью сопротивлением 160 Ом находится 500 г воды при 20° С. Какое время потребуется, чтобы вода закипела, если КПД чайника составляет 80% и напряжение в сети равно 220 В?

Физика 8 класс Электрические цепи и Joule-Lenz закон электрочайник сопротивление КПД время закипания напряжение вода физика 8 класс расчет энергии Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно пройти несколько шагов. Давайте разберем их по порядку.

Шаг 1: Определим мощность, потребляемую чайником.

Для начала, нам нужно рассчитать мощность, которую потребляет электрочайник. Формула для расчета мощности (P) в электрической цепи выглядит так:

• P = U^2 / R

где:

• U - напряжение (220 В),
• R - сопротивление (160 Ом).

Подставим значения:

• P = 220^2 / 160 = 48400 / 160 = 302.5 Вт.

Шаг 2: Учитываем КПД чайника.

Теперь, учитывая КПД, который составляет 80% (или 0.8), мы можем рассчитать эффективную мощность, которая будет использоваться для нагрева воды:

• Pэфф = P * КПД = 302.5 Вт * 0.8 = 242 Вт.

Шаг 3: Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды.

Чтобы нагреть воду, нам нужно использовать формулу:

• Q = mcΔT

где:

• Q - количество теплоты (Дж),
• m - масса воды (0.5 кг),
• c - удельная теплоемкость воды (принимаем 4200 Дж/(кг·°C)),
• ΔT - изменение температуры (в данном случае от 20°С до 100°С, то есть ΔT = 100 - 20 = 80°С).

Теперь подставим значения:

• Q = 0.5 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 80°С = 168000 Дж.

Шаг 4: Рассчитаем время, необходимое для нагрева воды.

Теперь мы можем рассчитать время (t), необходимое для нагрева воды, используя формулу:

• t = Q / Pэфф

Подставим значения:

• t = 168000 Дж / 242 Вт ≈ 694.2 секунд.

Шаг 5: Переведем время в более удобные единицы.

694.2 секунд можно перевести в минуты:

• 694.2 сек / 60 ≈ 11.57 минут.

Ответ: Время, необходимое для закипания воды, составляет примерно 11.6 минут.