Question

1)Электрический водонагреватель (бойлер) за час нагревает 66 л воды от 26 до 80 "С. Определите силу тока в нагревательном элементе бойлера, если напряжение в сети равно 220 В, а КПД нагревателя 90%. 2)Два резистора сопротивлениями 5 и 15 Ом соединены последовательно и подключены к источнику тока, напряжение на выходе которого равно 20 В. Сколько теплоты выделитея в обоих резисторах вместе за 25 с? 3)Какое количество теплоты выделяется в обмотке реостата за 10 мин, если сила тока в обмотке разна 2 А, а сопротивление обмотки 50 Ом? ПОЖАЛУЙСТА ПОЛНОЕ РЕШЕНИЕ

Answer 1

Ответ:

1. 21 А

2.Q=500Дж

3. Q = 120 кДж

Объяснение:

1. вода -66 л -соответств -66 кг

t-to = 80 -26

t=1ч= 3600с

количество энергии для нагревания Q= cm(t-to)

количество энергии дает нагревательный элемент E=UIt*кпд

Q=E

cm(t-to) = UIt*кпд

сила тока I = cm(t-to) / (Ut*кпд)=4200*66*(80-26) / (220*3600*0.90)=21 A

2.Rобщ=R1+R2=5+15=20 Ом

I=U/R=20/20=1 А

Q = UIt*=20*1*25=500 Дж

3. U=I*R=2*50=100 B

Q=U*I*t=100*2*600=120000 Дж= 120кДж

Answer 2

1. Для определения силы тока в нагревательном элементе бойлера используем закон Ома: U = I * R, где U - напряжение, I - сила тока, R - сопротивление. Сначала найдем сопротивление нагревательного элемента.

Сопротивление нагревательного элемента можно найти, используя закон теплопередачи:

Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты (в джоулях), m - масса воды (в килограммах), c - удельная теплоемкость воды (приближенно равна 4.18 Дж/(град Цельсия*г)), ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Сначала переведем массу воды из литров в килограммы:

1 литр воды = 1 кг (приближенно).

Изначально температура воды T1 = 26°C, и она нагревается до T2 = 80°C. Таким образом, ΔT = T2 - T1 = 80°C - 26°C = 54°C.

Теперь найдем массу воды, используя объем:

m = 66 л * 1 кг/л = 66 кг.

Теперь мы можем найти количество теплоты, которое необходимо передать воде:

Q = 66 кг * 4.18 Дж/(град Цельсия*г) * 54°C = 14,163.12 кДж (килоджоулей).

Теперь учтем КПД нагревателя, который составляет 90%. То есть, только 90% переданной энергии преобразуется в теплоту. Найдем количество теплоты, которое необходимо подать нагревателю:

Q_нагревателя = Q / КПД = 14,163.12 кДж / 0.90 = 15,736.80 кДж.

Теперь мы можем использовать закон Ома, чтобы найти силу тока:

U = I * R,

где U = 220 В (напряжение), R - сопротивление нагревателя, и I - сила тока.

R можно найти, используя следующее уравнение:

Q_нагревателя = I^2 * R * t,

где Q_нагревателя - количество теплоты, переданной нагревателю (в джоулях), I - сила тока (в амперах), R - сопротивление нагревателя (в омах), t - время нагрева (в секундах).

Мы знаем Q_нагревателя = 15,736.80 кДж (или 15,736,800 Дж, так как 1 кДж = 1000 Дж) и напряжение U = 220 В. Также предположим, что время нагрева t = 1 час = 3600 секунд.

Теперь мы можем решить уравнение для R:

15,736,800 Дж = I^2 * R * 3600 с.

Теперь найдем силу тока I:

I^2 = (15,736,800 Дж) / (R * 3600 с),

I = √((15,736,800 Дж) / (R * 3600 с)).

Теперь мы можем найти сопротивление R:

R = (15,736,800 Дж) / (I^2 * 3600 с).

Подставим значение напряжения U = 220 В и КПД нагревателя в выражение для R:

220 В = I * R,

R = 220 В / I.

Теперь у нас есть два выражения для R, и мы можем приравнять их:

(15,736,800 Дж) / (I^2 * 3600 с) = 220 В / I.

Теперь решим это уравнение относительно I:

(15,736,800 Дж) / (I^2 * 3600 с) = 220 В / I.

Умножим обе стороны на I^2 * 3600 с:

15,736,800 Дж = 220 В * I.

Теперь разделим обе стороны на 220 В:

I = 15,736,800 Дж / (220 В) = 71,580 А.

Сила тока в нагревательном элементе бойлера составляет около 71,580 Ампер.

2. Для расчета количества выделенной теплоты в обоих резисторах вместе используем закон Ома: U = I * R, где U - напряжение, I - сила тока, R - сопротивление.

Сначала найдем эквивалентное сопротивление резисторов, соединенных последовательно. Для резисторов, соединенных последовательно, сопротивления складываются:

R_эквив = R1 + R2 = 5 Ом + 15 Ом = 20 Ом.

Теперь мы можем использовать закон Ома для расчета силы тока:

U = I * R_эквив,

где U = 20 В (напряжение).

I = U / R_эквив = 20 В / 20 Ом = 1 Ампер.

Теперь, чтобы найти количество теплоты, выделяющейся в обоих резисторах вместе за 25 секунд, используем закон Joule's:

Q = I^2 * R * t,

где Q - количество теплоты (в джоулях), I - сила тока (в амперах), R - сопротивление (в омах), t - время (в секундах).

Мы уже знаем силу тока I = 1 Ампер, сопротивление R = 20 Ом и время t = 25 секунд:

Q = (1 Ампер)^2 * 20 Ом * 25 с = 500 Дж.

Теплота, выделяющаяся в обоих резисторах вместе за 25 секунд, равна 500 джоулям.

3. Для расчета количества теплоты, выделяющегося в обмотке реостата, используем закон Joule's:

Q = I^2 * R * t,

где Q - количество теплоты (в джоулях), I - сила тока (в амперах), R - сопротивление обмотки реостата (в омах), t - время (в секундах).

У нас даны следующие значения: I = 2 Ампера, R = 50 Ом и t = 10 минут = 600 секунд.

Теперь подставим значения и решим уравнение:

Q = (2 Ампера)^2 * 50 Ом * 600 с = 12,000 Дж.

Теплота, выделяющаяся в обмотке реостата за 10 минут, составляет 12,000 джоулей.