Question

Помогите с задачей по физике 8 класс!!! Электрический кипятильники со спиралью сопротивлением 160 Ом поместили в сосуд,содержащий 0,5 л воды при 20°С,и включили его в сеть с напряжением 220 В. Через сколько времени вода закипит? КПД кипятильника принять равным 80%. ​

Answer 1

Пусть t - время, за которое закипит вода. За это время кипятильник выделит количество теплоты Q1=U²*t/R, где U=220 В - напряжение сети, R=160 Ом - сопротивление спирали кипятильника. Вода же за это время получит количество теплоты Q2=Q1*η, где η=0,8 - КПД кипятильника. Но так как вода кипит при температуре 100°С, то Q2=c*m*(100°C-20°C), где c=4200 Дж/(кг*К) - удельная теплоёмкость воды, m=0,5 кг - масса воды. Отсюда следует уравнение 0,8*U²*t/R=c*m*80, решая которое, находим t=c*m*80*R/(0,8*U²)≈694 с. Ответ: ≈694 с.

Answer 2

Для решения данной задачи, нам понадобится использовать законы электричества и теплообмена. Первым шагом будет определение мощности, выделяющейся в кипятильнике:

1. Рассчитаем мощность кипятильника, используя формулу: P = V^2 / R, где P - мощность (в ваттах), V - напряжение (в вольтах), R - сопротивление (в омах).

   Подставим значения: V = 220 В, R = 160 Ом.

   P = (220 В)^2 / 160 Ом ≈ 302.5 Вт.

2. Теперь рассчитаем количество тепла, которое необходимо передать воде, чтобы нагреть ее до температуры кипения. Для этого используем уравнение:

   Q = m * c * ΔT, где Q - количество тепла (в джоулях), m - масса воды (в килограммах), c - удельная теплоемкость воды (примем ее равной 4200 Дж/(кг*°C)), ΔT - изменение температуры (от начальной температуры до температуры кипения).

   Массу воды можно рассчитать, зная ее плотность и объем: m = плотность * объем.

   Плотность воды при 20 °C примерно равна 998 кг/м³ (0,998 кг/л). m = 0,998 кг/л * 0,5 л = 0,499 кг.

   Температура кипения воды при атмосферном давлении 100 °C.

   ΔT = 100 °C - 20 °C = 80 °C = 80 К.

   Теперь рассчитаем количество тепла: Q = 0,499 кг * 4200 Дж/(кг*°C) * 80 К ≈ 167760 Дж.

3. КПД (Коэффициент полезного действия) кипятильника равен 80%. Это значит, что только 80% мощности преобразуется в тепло, а остальные 20% теряются.

   Давайте рассчитаем фактическую мощность, используемую для нагрева воды: P_факт = P * КПД = 302.5 Вт * 0.8 ≈ 242 Вт.

4. Теперь рассчитаем время, за которое кипятильник нагреет воду до кипения, используя формулу:

   Q = P_факт * t, где t - время (в секундах).

   t = Q / P_факт ≈ 167760 Дж / 242 Вт ≈ 694,21 сек.

   Округлим время до целых секунд, так как дробные значения времени не имеют смысла в данной задаче.

   t ≈ 694 сек.

Ответ: Вода закипит примерно через 694 секунды (около 11 минут и 34 секунды) после включения кипятильника в сеть.