Question

Скільки часу необхідно для нагрівання води масою 2 кг від початкової температури 10°С до кипіння в електричному чайнику з електричним нагрівання потужністю 1кВт якщо його ККД рівний 90%? Яка сила струму а електричній спіралі нагрівача якщо напруга дорівнює 220В​

Answer 1

Для расчета времени нагрева воды необходимо использовать формулу:

Время = (масса воды * удельная теплоемкость * изменение температуры) / (мощность * ККД)

Где:
- масса воды = 2 кг
- удельная теплоемкость воды = 4,186 Дж/г·°C
- изменение температуры = разница между конечной и начальной температурой = (100 - 10) °C
- мощность = 1 кВт = 1000 Вт
- ККД = 90% = 0.9

Подставляя значения в формулу:

Время = (2 * 4.186 * (100 - 10)) / (1000 * 0.9)

Расчет:

Время = 41.86 секунды

Теперь рассмотрим вторую часть вопроса о силе тока в электрической спирали нагревателя. Для этого используем закон Ома:

Сила тока = Напряжение / Сопротивление

Где:
- Напряжение = 220 В
- Сопротивление = Мощность / (Сила тока)^2

Мощность = 1 кВт = 1000 Вт

Подставляя значения в формулу:

Сила тока = 220 / (1000 / (Сила тока)^2)

Расчет:

Сила тока = 4.67 Ампера

Answer 2

Для розв'язання цієї задачі спочатку ми розрахуємо кількість тепла, яку потрібно передати воді, щоб нагріти її від 10°C до кипіння. Потім ми визначимо час, необхідний для цього процесу.

1. Спершу розрахуємо кількість тепла, яку потрібно для підйому температури води:

Q = m * c * ΔT,

де Q - кількість тепла (в джоулях), m - маса води (в кілограмах) = 2 кг, c - специфічна теплоємність води (приблизно 4,186 Дж/(г°C)), ΔT - зміна температури (в °C).

ΔT = (100°C - 10°C) = 90°C.

Тепер підставимо ці значення:

Q = 2 кг * 4,186 Дж/(г°C) * 90°C = 753,48 кДж.

2. Тепер ми можемо розрахувати час, необхідний для нагрівання води з використанням електричного чайника з ККД 90%. ККД виражає відсоток від загальної потужності, яка перетворюється в корисну роботу (нагрівання води в цьому випадку). Тобто, корисна потужність P_kор = ККД * P_загальна, де P_kор - потужність, яка використовується для нагрівання води, P_загальна - загальна потужність нагрівача.

P_загальна = 1 кВт = 1000 Вт, ККД = 90%.

Тепер розрахуємо корисну потужність:

P_kор = 0.90 * 1000 Вт = 900 Вт.

3. Тепер ми можемо визначити час, необхідний для нагрівання води:

Q = P_kор * t,

де Q - кількість тепла (в джоулях) = 753,48 кДж = 753480 Дж, P_kор - потужність (в ватах) = 900 Вт, t - час (в секундах).

t = Q / P_kор = 753480 Дж / 900 Вт = 837,2 с.

Тепер переведемо час у хвилини:

t = 837,2 с / 60 с/хв = 13,95 хвилин.

Отже, необхідний час для нагрівання води становить приблизно 13,95 хвилин.

4. Нарешті, для визначення сили струму в електричній спіралі нагрівача використовуйте закон Ватта:

P = U * I,

де P - потужність (в ватах) = 1000 Вт, U - напруга (в вольтах) = 220 В, I - сила струму (в амперах).

Ми хочемо знайти I:

I = P / U = 1000 Вт / 220 В ≈ 4,55 Амперів.

Отже, сила струму в електричній спіралі нагрівача становить приблизно 4,55 Амперів.