Question

ДАЮ 30 БАЛОВ 1 Яка кількість теплоти виділиться в електронагрівальному елементі праски за 1 хв, якщо сила струму в цьому елементі дорівнює 7А, а опір становить 30 Ом ? Результат подати в кДж. 2 Розрахуйте вартість електроенергії при тарифі 1,68 коп. за 1 кВт· год, що споживає праска за 2 год при напрузі 220 В і силі струму 2 А. 3 Під час електролізу по провіднику проходить струм 2мА . Визначити час проходження процесу електролізу , якщо на катоді виділилось 15 г міді .

Answer 1

1.
Можна скористатися законом Джоуля-Ленца:

Q = I^2 * R * t,

де:

Q - кількість виділеної теплоти (в джоулях),

I - сила струму (в амперах),

R - опір (в омах),

t - час (в секундах).

Спочатку переведемо одну хвилину у секунди:

1 хв = 60 с.

Тоді, підставляючи відповідні значення:

Q = (7 А)^2 * 30 Ом * 60 с

 = 14700 Дж.

Щоб перевести джоулі в кілоджоулі, поділимо результат на 1000:

Q = 14700 Дж / 1000

 = 14.7 кДж.

Отже, кількість виділеної теплоти в електронагрівальному елементі праски протягом 1 хв становить 14.7 кДж.



2.

Можна скористатися наступною формулою:

E = P * t,

де:

E - вартість електроенергії (в гривнях),

P - потужність (в кіловаттах),

t - час (в годинах).

Спочатку знайдемо потужність праски, використовуючи формулу:

P = V * I,

де:

V - напруга (в вольтах),

I - сила струму (в амперах).

Підставляємо відповідні значення:

P = 220 В * 2 А

 = 440 Вт.

Тепер можемо розрахувати вартість електроенергії:

E = 0.440 кВт * 2 год * 1.68 коп/кВт·год

 = 1.4784 грн.

Отже, вартість електроенергії, спожитої праскою протягом 2 годин, становить 1.4784 грн.

3.
Можна скористатися формулою:

Q = I * t,

де:

Q - кількість речовини, що виділилась на катоді (в кулон-секундах або кулонів),

I - сила струму (в амперах),

t - час (в секундах).

Згідно із задачею, на катоді виділилось 15 г міді. Для перетворення маси в кількість речовини використовується формула:

n = m / M,

де:

n - кількість речовини (в молях),

m - маса (в грамах),

M - молярна маса.

Молярна маса міді (Cu) дорівнює 63.55 г/моль.

n = 15 г / 63.55 г/моль

 ≈ 0.236 моль.

Тепер можна обчислити кількість кулонів, використовуючи формулу:

Q = n * F,

де:

F - число Фарадея (F ≈ 96485 Кл/моль).

Q = 0.236 моль * 96485 Кл/моль

 ≈ 22804.96 Кл.

Знаючи кількість кулонів і силу стру

му, можна знайти час:

t = Q / I,

де:

t - час (в секундах).

Підставляємо відповідні значення:

t = 22804.96 Кл / 0.002 А

 = 11,402,480 сек.

Отже, час проходження процесу електролізу становить 11,402,480 секунд, або приблизно 3172 години і 8 хвилин.

Answer 2

1. Щоб розрахувати кількість теплоти, виділеної в електронагрівальному елементі праски за 1 хвилину, можна використовувати закон Джоуля-Ленца:

   Кількість теплоти (Q) = I^2 * R * t

   Де: I - сила струму (7 А) R - опір (30 Ом) t - час (1 хвилина = 60 секунд)

   Підставимо значення і розрахуємо:

   Q = (7 А)^2 * 30 Ом * 60 с = 14700 Дж

   Тепер переведемо Джоулі в кількість теплоти в кілоджоулях (кДж):

   Q = 14700 Дж / 1000 = 14.7 кДж

   Таким чином, в електронагрівальному елементі праски виділиться 14.7 кДж теплоти за 1 хвилину.

2. Для розрахунку вартості електроенергії споживаної праскою використовуємо формулу:

   Вартість = Потужність * Час * Тариф

   Де: Потужність - напруга (220 В) помножити на силу струму (2 А) для знаходження потужності. Час - 2 години. Тариф - 1,68 коп. за 1 кВт·год, що еквівалентно 0,0168 грн за 1 кВт·год.

   Підставимо значення і розрахуємо:

   Потужність = 220 В * 2 А = 440 Вт = 0,44 кВт

   Вартість = 0,44 кВт * 2 год * 0,0168 грн/кВт·год = 0,014848 грн

   Таким чином, вартість електроенергії для праски складає приблизно 0,014848 грн.

3. Для розрахунку часу проходження процесу електролізу використовуємо закон електролізу:

   За законом електролізу, маса речовини, яка виділяється або осідає на електроді під час електролізу, пропорційна кількості заряду, що пройшов через провідник.

   Маса міді (m) = заряд (Q) * маса одного молекули міді (molar mass) / (заряд елементарного електрону (e))

   Маса одного молекули міді = 63,5 г/моль (маса міді) / 6,022 * 10^23 (число Авогадро)

   Заряд елементарного електрону (e) = 1,6 * 10^-19 Кл

   Підставимо значення:

   m = 15 г molar mass = 63,5 г/моль e = 1,6 * 10^-19 Кл

   15 г = Q * (63,5 г/моль) / (1,6 * 10^-19 Кл)

   Q = (15 г * 1,6 * 10^-19 Кл) / (63,5 г/моль)

   Q ≈ 3,78 * 10^(-19) Кл

   Тепер можна знайти час, використовуючи формулу:

   Q = I * t

   Де: I - сила струму (2 мА = 2 * 10^-3 А) t - час (що ми шукаємо)

   t = Q / I t ≈ (3,78 * 10^(-19) Кл) / (2 * 10^-3 А) = 1,89 * 10^(-16) сек

   Переведемо цей час в мілісекунди:

   t ≈ 1,89 * 10^(-16) с * 1000 мс/с = 1,89 * 10^(-13) мс

   Таким чином, час проходження процесу електролізу при данних умовах становить приблизно 1,89 * 10^(-13) мілісекунди.