Question

Физика 8 класс. В калориметре нагрели воду массой 4кг от 20°c до 100°c при помощи кипятильника. c воды = 4200 Дж/кг°с Q воды = Q токаI = 2 (A)R = 100 (Om)t - ? (с)Помогите, пожалуйста. Желательно прописать с формулами.​

Answer 1

Ответ:

Изобразила время буквой тау чтобы не путаться

Объяснение:

Answer 2

Для решения этой задачи мы можем использовать уравнение теплового баланса:

$Q_{\text{подвод}} = Q_{\text{утечка}} + Q_{\text{нагрев}}$

Где:

• $Q_{\text{подвод}}$ - количество тепла, подведенного к воде (это тепло от тока через нагревательный элемент),
• $Q_{\text{утечка}}$ - количество тепла, ушедшее на нагревание калориметра и потери в окружающую среду,
• $Q_{\text{нагрев}}$ - количество тепла, ушедшее на нагрев воды.

Сначала найдем $Q_{\text{нагрев}}$ с использованием теплоемкости воды $c_{\text{воды}}$:

$Q_{\text{нагрев}} = m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T$

Где:

• $m_{\text{воды}}$ - масса воды,
• $c_{\text{воды}}$ - удельная теплоемкость воды,
• $\Delta T$ - изменение температуры воды.

Теперь у нас есть $Q_{\text{нагрев}}$.

Теперь обратим внимание на ток, проходящий через нагревательный элемент. Мы знаем, что мощность (P) электрического тока может быть выражена как:

$P = I^2 \cdot R$

Теперь мы можем выразить количество тепла, подведенного к воде:

$Q_{\text{подвод}} = P \cdot t$

Где:

• $P$ - мощность тока,
• $t$ - время.

Теперь у нас есть $Q_{\text{подвод}}$.

Теперь мы можем записать уравнение теплового баланса и решить его относительно времени $t$:

$Q_{\text{подвод}} = Q_{\text{утечка}} + Q_{\text{нагрев}}$

$P \cdot t = Q_{\text{утечка}} + m_{\text{воды}} \cdot c_{\text{воды}} \cdot \Delta T$

Теперь подставим значения и решим уравнение.

Answer 3

Когда в калориметре нагревается вода, выделяется теплота $Q$, которую можно выразить формулой:

$Q = mc\Delta T$

где:

• $Q$ - теплота (джоули),
• $m$ - масса воды (кг),
• $c$ - удельная теплоемкость воды (Дж/кг°C),
• $\Delta T$ - изменение температуры (°C).

Масса воды $m = 4$ кг, удельная теплоемкость воды $c = 4200$ Дж/кг°C. Температурное изменение $\Delta T$ равно разнице конечной температуры и начальной температуры:

$\Delta T = T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}}$

В данном случае, начальная температура $T_{\text{начальная}} = 20°C$, а конечная температура $T_{\text{конечная}} = 100°C$.

$\Delta T = 100°C - 20°C = 80°C$

Теперь мы можем вычислить теплоту $Q$ для нагретой воды:

$Q_{\text{воды}} = m \cdot c \cdot \Delta T$

$Q_{\text{воды}} = 4 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/кг°C} \cdot 80°C$

$Q_{\text{воды}} = 1344000 \, \text{Дж}$

Теперь, когда мы знаем, что вся эта теплота прошла через проводник, можем использовать закон Джоуля:

$Q_{\text{тока}} = I^2 \cdot R \cdot t$

где:

• $Q_{\text{тока}}$ - теплота, выделяемая током (Дж),
• $I$ - ток (Амперы),
• $R$ - сопротивление проводника (Омы),
• $t$ - время (секунды).

В вашем случае $I = 2$ А, $R = 100$ Ом, и $Q_{\text{тока}} = Q_{\text{воды}}$.

$2^2 \cdot 100 \cdot t = 1344000$

$4 \cdot 100 \cdot t = 1344000$

$400t = 1344000$

$t = \frac{1344000}{400}$

$t = 3360$ секунд

Таким образом, время, в течение которого происходил процесс нагрева воды, составляет 3360 секунд (или 56 минут).