Какова сила тока, протекающего через кипятильник с КПД 90%, если он нагрел 3 кг воды от 19 градусов до кипения за 15 минут, при напряжении в сети 220 вольт?

Физика 9 класс Электрические цепи и законы Ома Сила тока Кипятильник КПД нагрев воды 3 кг воды 19 градусов кипение 15 минут напряжение 220 вольт Новый

Для решения задачи давайте сначала определим, сколько энергии требуется для нагрева воды, а затем используем КПД кипятильника, чтобы найти силу тока.

Шаг 1: Определение необходимой энергии для нагрева воды.

Мы можем использовать формулу для расчета количества теплоты, необходимого для нагрева воды:

Q = m * c * ΔT

• Q - количество теплоты (в джоулях),
• m - масса воды (в килограммах),
• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4200 Дж/(кг·°C)),
• ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

В нашем случае:

• m = 3 кг,
• c = 4200 Дж/(кг·°C),
• ΔT = 100°C - 19°C = 81°C.

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 3 * 4200 * 81.

Q = 3 * 4200 * 81 = 1020600 Дж (джоулей).

Шаг 2: Учет КПД кипятильника.

КПД (коэффициент полезного действия) кипятильника равен 90%, или 0.9. Это означает, что только 90% потребляемой энергии идет на нагрев воды. Таким образом, нам нужно найти полное количество энергии, которое потребляет кипятильник:

Энергия, потребляемая кипятильником (E) = Q / КПД.

E = 1020600 / 0.9 = 1134000 Дж.

Шаг 3: Определение времени работы кипятильника.

Кипятильник работает 15 минут, что составляет:

15 минут = 15 * 60 = 900 секунд.

Шаг 4: Определение мощности кипятильника.

Мощность (P) можно определить по формуле:

P = E / t,

где:

• P - мощность (в ваттах),
• E - энергия (в джоулях),
• t - время (в секундах).

Теперь подставим значения:

P = 1134000 / 900 = 1260 Вт.

Шаг 5: Определение силы тока.

Используем закон Ома для определения силы тока (I):

I = P / U,

где:

• I - сила тока (в амперах),
• P - мощность (в ваттах),
• U - напряжение (в вольтах).

В данном случае:

U = 220 В.

Теперь подставим значения:

I = 1260 / 220 = 5.727 ампер.

Ответ: Сила тока, протекающего через кипятильник, составляет примерно 5.73 ампера.