2025-02-08 04:59:49
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
2025-02-08 05:00:07
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.
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.
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.
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.
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.