Question

Определите время, в течение которого на электроплитке нагревают до кипения воду массой 2 кг, взятую при температуре 20 градусов. Напряжение в сети равно 220В, сила тока в электро плитке равна 5 А.Удельная теплоёмкостьводы равна 4200Дж(кг/градус)

Answer 1

P=A\t; A=Q=cmT=4200*2*80=672кДж. P=UI=1100вт.  t= A\p=600с= 10минут

Answer 2

Для определения времени, необходимого для нагревания воды до кипения, нужно вычислить количество теплоты, которое необходимо передать воде для изменения ее температуры от 20 градусов до 100 градусов, а затем добавить количество теплоты, необходимое для испарения воды при кипении.

Количество теплоты, необходимое для изменения температуры воды, может быть вычислено с помощью формулы:

Q1 = m * c * ΔT,

где Q1 - количество теплоты, м - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Q1 = 2 кг * 4200 Дж/(кг * градус) * (100 градусов - 20 градусов) = 672 кДж

Количество теплоты, необходимое для испарения воды при кипении, может быть вычислено с помощью формулы:

Q2 = m * L,

где Q2 - количество теплоты, необходимое для испарения воды, L - удельная теплота испарения воды.

L для воды равно 2260 кДж/кг.

Q2 = 2 кг * 2260 кДж/кг = 4520 кДж

Общее количество теплоты, которое необходимо передать воде для ее нагрева до кипения, равно:

Q = Q1 + Q2 = 672 кДж + 4520 кДж = 5192 кДж

Количество работы, которое необходимо совершить для передачи этого количества теплоты воде, можно вычислить с помощью формулы:

W = Q * η,

где W - работа, необходимая для передачи теплоты, η - КПД электроплитки.

Для простоты расчетов будем считать, что КПД электроплитки равен 1 (т.е. все передаваемое ей электрическое энергия превращается в теплоту). Тогда:

W = Q = 5192 кДж

Количество затраченной электрической энергии можно вычислить с помощью формулы:

E = P * t,

где E - количество электрической энергии, P - мощность электроплитки (в ваттах), t - время работы электроплитки (в секундах).

P = V * I = 220 В * 5 А = 1100 Вт

t = E / P

E = W = 5192 кДж = 5192000 Дж

t