Question

Електрокип'ятильник за 5 хв нагрівае 0,2 кг води від 14°C до кипін- ня за умови, що в його обмотці тече струм силою 2 А. Визначте напругу, подану на електрокип'ятильник. Втратами енергії знехтуйте.​

Answer 1

Ответ:

t=300c

T=86*

I=2A

m=0.2кг

c= 4200

U-?

Q=cmt

Q=4200*0.2*86=72240Дж

Q=A=P*t

P=A/t

P=72240/300=240.8Вт

P=IU

U=240.8/2=120.4В

Answer 2

Для визначення напруги, поданої на електрокип'ятильник, можна використовувати закон Джоуля-Ленца для обмотки кип'ятильника. Цей закон визначає, що потужність втрати енергії через нагрівання провідника дорівнює I²R, де I - сила струму в обмотці, а R - опір обмотки.

Ми також знаємо, що потужність (P) дорівнює роботі (W), яку робить обмотка, розділеній на час (t), тобто P = W / t. Також, робота дорівнює зміні внутрішньої енергії системи, а ця зміна внутрішньої енергії відбувається внаслідок нагрівання води. Внутрішня енергія змінюється на m * c * ΔT, де m - маса води, c - специфічна теплоємність води, а ΔT - зміна температури.

В нашому випадку маса води (m) дорівнює 0,2 кг, початкова температура (T₁) дорівнює 14°C, а температура кипіння води (T₂) дорівнює 100°C. Теплоємність води (c) дорівнює приблизно 4186 Дж/кг·°C.

Зміна температури ΔT = T₂ - T₁ = 100°C - 14°C = 86°C = 86 К.

Робота, яку робить обмотка, дорівнює зміні внутрішньої енергії води:

W = m * c * ΔT = 0,2 кг * 4186 Дж/кг·°C * 86 К = 72192 Дж.

Тепер ми можемо визначити напругу (U), використовуючи потужність і силу струму:

P = I²R

R = P / I²

За умовою, P = W / t, і нам потрібно визначити напругу, подану на електрокип'ятильник, при заданому часі (t = 5 хв). З переводом часу в секунди, t = 5 хв * 60 с = 300 с.

R = (72192 Дж / 300 с) / (2 А)² = (240,64 Вт) / 4 А² = 60,16 Ом.

Отже, напруга (U), подана на електрокип'ятильник, дорівнює:

U = I * R = 2 А * 60,16 Ом ≈ 120,32 В.

Отже, напруга, подана на електрокип'ятильник, приблизно дорівнює 120,32 В.