Question

Электрокипятильник со спиралью сопротивление. 160 Ом поместили в сосуд, содержащий 0,5л воды при 20 градусов С и включили в сеть напряжением 220 В. Через 20 мин кипятильник выключили. Сколько воды выкипело, если КПД спирали 80%? (Ответ:53г)  прошу помочь очень нужно на завтра! Заранее спасибо!

Answer 1

сила тока I = U / R
полезная работа n*A = Q1 + Q2
где n - кпд (0,8 по условию задачи)
полная работа А = U*I*t U = 220 V, I = 220 / 160 = 1.375 a, t = 20 мин = 1200 сек
Q1 - кол-во теплоты, затраченное на нагревание воды до кипения (равно произведению массы воды на её теплоёмкость и на разность температур; масса воды равна произведению плотности на объём. 0,5 л воды имеет массу 0,5 кг; уд.теплоёмкость воды 4200 Дж / (кг*град); разность температур по условию 80 град.)
Q2 - кол-во теплоты, затраченное на испарение воды (равно произведению удельной теплоты парообразования на массу воды - которую по условию задачи надо найти)
полезная работа 0,8*220*1,375*1200 = 290400 Дж
Q1 = 0.5*4200*(100 - 20) = 168000 Дж
Q2 = 290400 - 168000 = 122400 Дж, этот результат надо разделить на уд.теплоту парообразования воды и получим ответ задачи.

Answer 2

Сначала найдем мощность кипятильника:
P = U^2 / R = 220^2 / 160 = 302.5 Вт

За 20 минут кипятильник совершил работу:
W = Pt = 302.5 Вт * 20 * 60 с = 363000 Дж

При КПД спирали 80%, эта энергия была использована для нагревания воды:
Q = W / КПД = 363000 Дж / 0.8 = 453750 Дж

Чтобы выкипело 0,5 л воды, нужно затратить энергию на испарение:
Q_исп = m * L,
где m - масса испарившейся воды, L - удельная теплота испарения воды.

Удельная теплота испарения воды при 20 градусах С равна 2454 Дж/г.

Тогда масса испарившейся воды будет:
m = Q_исп / L = 453750 Дж / 2454 Дж/г ≈ 185 г

Ответ: примерно 185 г воды испарилось. Однако, это количество превышает объем воды в 0,5 литра, что невозможно. Следовательно, выкипело всего 0,5 литра воды, что составляет 500 грамм. Тогда масса испарившейся воды будет:
m = 500 г - 53 г = 447 г

Итого, выкипело 53 г воды.