Question

Зі снігу за температури 0°С, за допомогою електричного нагрівача за 20хв отримали 4 кг води з температурою 80°С яким є опір нагрівача, якщо він приєднаний до джерела постійної напруги 160 В. Втрат єнергії не враховуйте

Answer 1

Ответ:

R=23 Oм

Объяснение:

Q1=3,32*10^5*4=13.28*10^5 Дж

Q2= 4*4200=16800 Дж

Q= Q1+ Q2=(13.28+0.16)10^5=13.44*10^5 Дж

N=A/t=13.44*10^5/20/60=1120 Вт

N=U2/R=1602/R=1120

R=1602/1120=23 Oм

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі ми можемо скористатися законом збереження енергії. Ви зазначили, що не потрібно враховувати втрати енергії, тобто ми можемо вважати, що всю електричну енергію, яка подається до нагрівача, перетворюється на теплову енергію.

Закон збереження енергії говорить, що електрична енергія, яка подається в нагрівач, повинна дорівнювати тепловій енергії, яку отримав водяний пар. Формула для обчислення електричної енергії:

Електрична енергія (E) = Потужність (P) × Час (t)

Для обчислення потужності нагрівача (P), ми можемо використовувати рівняння потужності:

P = I²R

де: P - потужність (ватт, Вт) I - струм (ампери, А) R - опір (оми, Ω)

За умовою, напруга (U) дорівнює 160 В, і ми не знаємо струм, але ми можемо визначити його, використовуючи закон Ома:

U = IR

Звідси ми можемо виразити струм:

I = U / R

Тепер ми можемо підставити вираз для струму в формулу потужності:

P = (U / R)²R P = U² / R

Тепер ми можемо виразити електричну енергію:

E = Pt E = (U² / R)t

Тепер нам потрібно знайти теплову енергію, яку отримала вода. Для цього ми можемо скористатися формулою теплової енергії:

Q = mcΔT

де: Q - теплова енергія (джоулі, Дж) m - маса (кількість речовини, кг) c - специфічна теплоємність води (4,186 Дж/г°C) ΔT - зміна температури (°C)

Ваша початкова вода має температуру 0°C, і вона нагріта до 80°C, тобто ΔT = 80°C.

Маса води m = 4 кг.

Тепер можемо обчислити теплову енергію:

Q = 4 кг × 1000 г/кг × 4,186 Дж/г°C × 80°C Q = 1341440 Дж

Тепер ми можемо прирівняти теплову енергію до електричної енергії:

E = Q (U² / R)t = 1341440 Дж

Ми знаємо U = 160 В, і ми хочемо знайти R, тобто опір нагрівача. Також вам дано, що час (t) дорівнює 20 хвилин, але для обчислення в другах нам потрібно перевести час у секунди:

t = 20 хвилин = 20 хвилин × 60 секунд/хвилина = 1200 секунд

Тепер ми можемо виразити опір (R):

(U² / R)t = 1341440 Дж (160 В)² / R × 1200 секунд = 1341440 Дж

Тепер розглянемо рівняння і розкриваємо дужки:

(160 В)² / R × 1200 секунд = 1341440 Дж

25600 В² / R × 1200 секунд = 1341440 Дж

Далі розділимо обидві сторони на 1200 секунд, щоб виразити R:

25600 В² / R = 1341440 Дж / 1200 секунд

25600 В² / R = 1117 Дж/с

Тепер ділимо 25600 В² на 1117 Дж/с, щоб знайти опір (R):

R = (25600 В²) / (1117 Дж/с) R ≈ 23011200 Ω

Отже, опір нагрівача приблизно дорівнює 23 011 200 омів.