Question

ОЧЕНЬ СРОЧНО, ПРОШУ ПОМОГИТЕ РЕШИТЬ ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ!!!!! 1. Какой длины надо взять никелиновую проволоку площадью поперечного сечения 0,84 мм², чтобы изготовить нагреватель, при помощи которого можно было нагреть 2 л воды от 20°С до кипения за 10 мин при КПД 80%? 2. При ремонте электрической плитки ее спираль заменили другой, изготовленной из такого же провода, но большего по длине на 20 %. Во сколько раз и как изменилась мощность плитки? 3. Кастрюля с водой, стоящая на электрической плите нагревается за 10 минут от 20°С до кипения. За какое время половина воды выкипит? Считать, что КПД плиты 60% 4. Десять параллельно соединенных ламп по 0,5 кОм, рассчитанных каждая на напряжение 120 В, питаются через реостат от сети с напряжением 220 В. Какова мощность реостата? Какой длины нихромовый провод сечением 0,5 мм² пошел на изготовление этого реостата?

Answer 1

Ось що вдалося знайти

Answer 2

Давайте поочередно рассмотрим каждую из задач.

1. Длина никелиновой проволоки: Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения энергии. Сначала найдем количество тепла, необходимое для нагрева 2 л воды с 20°C до кипения:

Q = m * c * ΔT,

где: Q - количество тепла (в джоулях), m - масса воды (2 л = 2000 г), c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г°C), ΔT - изменение температуры (100°C - 20°C = 80°C).

Q = 2000 г * 4,186 Дж/г°C * 80°C = 669,76 кДж.

Теперь найдем общее количество тепла, которое нужно передать воде с учетом КПД 80%:

Q_полное = Q / КПД = 669,76 кДж / 0,80 = 837,2 кДж.

Теперь используем формулу для расчета количества тепла, выделяющегося в нагревателе:

Q_полное = R * I^2 * t,

где: Q_полное - общее количество тепла (837,2 кДж), R - сопротивление никелиновой проволоки, I - ток (в амперах), t - время нагрева (в секундах).

Мы можем выразить ток I из закона Ома, где U - напряжение, а R - сопротивление:

I = U / R.

Также, время нагрева t можно выразить как 10 минут в секундах:

t = 10 мин * 60 с/мин = 600 с.

Теперь мы можем переписать уравнение для Q_полное:

837,2 кДж = (U / R)² * 600 с.

Сначала найдем напряжение U, используя закон Ома для проволоки:

U = R * I = R * (U / R).

Теперь мы можем выразить R и U в терминах друг друга:

R = (U / R)² * 600 с.

Решая это уравнение, мы найдем сопротивление R.

Далее, используя формулу для площади поперечного сечения проволоки, мы можем найти длину L проволоки:

R = ρ * (L / A),

где: R - сопротивление никелиновой проволоки, ρ - удельное сопротивление никелиновой проволоки (по таблицам), L - длина проволоки (что мы и ищем), A - площадь поперечного сечения проволоки (0,84 мм² = 0,84 * 10⁻⁶ м²).

Теперь мы знаем R и A, и можем найти L:

L = (R * A) / ρ.

2. Изменение мощности плитки: Если спираль заменили на другую из того же провода, но большего по длине на 20%, мощность плитки изменится в соответствии с законом Ома. Мощность можно рассчитать по формуле:

P = U² / R,

где: P - мощность, U - напряжение, R - сопротивление.

Если длина провода увеличилась на 20%, то сопротивление также увеличится на 20%. Таким образом, новое сопротивление (R') будет:

R' = 1.20 * R.

Таким образом, новая мощность (P') будет:

P' = U² / R'.

Из этого можно найти отношение мощностей P' к P:

P' / P = (U² / R') / (U² / R) = (R / R').

Таким образом, мощность увеличится в 1.20 раза.

3. Время, за которое половина воды выкипит: Для этой задачи можно использовать закон сохранения энергии, аналогично первой задаче. Половина воды имеет массу:

m = 2000 г / 2 = 1000 г.

Теперь найдем количество тепла, необходимое для нагрева этой половины воды до кипения:

Q = m * c * ΔT.

Q = 1000 г * 4,186 Дж/г°C * 80°C = 334,4 кДж.

Теперь используем формулу для расчета количества тепла, выделяющегося в плите:

Q = R * I^2 * t.

Используя тот же метод, что и в первой задаче, найдем время t.

4. Мощность реостата и длина нихромового провода: Сначала найдем общее сопротивление 10 ламп, соединенных параллельно. Поскольку они каждая рассчитаны на напряжение 120 В, то их сопротивление R_lamp можно найти, используя закон Ома:

R_lamp = (U_lamp)² / P_lamp = (120 В)² / P_lamp.

Теперь мы можем найти общее сопротивление ламп, подключенных параллельно:

1 / R_total = 1 / R_lamp + 1 / R_lamp + ... + 1 / R_lamp, 1 / R_total = 10 / R_lamp, R_total = R_lamp / 10.

Теперь мы знаем R_total и напряжение, подключенное к реостату (220 В). Используя закон Ома, можно найти сопротивление реостата R_reostat:

R_reostat = (U_reostat)² / P_reostat = (220 В)² / P_reostat.

Теперь мы можем выразить P_reostat через R_total и R_reostat:

P_reostat = (U_reostat)² / R_total.

Из этого можно найти мощность реостата.

Теперь, чтобы найти длину нихромового провода с сечением 0,5 мм², используем формулу для сопротивления провода:

R_wire = ρ * (L_wire / A_wire),

где: R_wire - сопротивление нихромового провода, ρ - удельное сопротивление нихромового провода (по таблицам), L_wire - длина провода (что мы и ищем), A_wire - площадь поперечного сечения провода (0,5 мм² = 0,5 * 10⁻⁶ м²).

Теперь мы знаем R_wire, A_wire и R_reostat (из предыдущего расчета), и можем найти L_wire.