Question

Через какое время закипит 1 л воды, если по кипятильнику течет ток силой 1 А при напряжении в сети 220 В? Начальная температура воды 10°С.

Answer 1

Ответ:

Мы знаем мощность (P) равную 220 Вт и количество энергии (Q), необходимое для закипания 1 литра воды при начальной температуре 10°C и температуре кипения 100°C, что составляет 41900 Дж (при условии, что 1 литр воды примерно равен 1000 граммам).

Теперь, чтобы найти время (t), используем формулу:

220 Вт * t = 41900 Дж.

Теперь разделим количество энергии на мощность, чтобы найти время:

t = 41900 Дж / 220 Вт ≈ 190,45 секунд.

Итак, для того чтобы 1 литр воды закипел при условиях, описанных в задаче, потребуется примерно 190,45 секунд или около 3 минут.

Answer 2

Для решения этой задачи, мы можем использовать уравнение для расчета времени, необходимого для закипания воды, когда через нее проходит электрический ток. Основной параметр, который нам нужно учесть, это количество теплоты, необходимое для нагревания воды с начальной температурой до точки кипения (100°C).

Уравнение, связанное с передачей тепла через электрический ток, называется уравнением Жоуля-Ленца:

Q = I * V * t,

где: Q - количество переданной теплоты (в джоулях), I - сила тока (в амперах), V - напряжение (в вольтах), t - время (в секундах).

Для этой задачи дано: I = 1 А (сила тока), V = 220 В (напряжение), начальная температура воды T0 = 10°C, температура кипения Tк = 100°C.

Теплота, необходимая для нагревания воды от начальной температуры до температуры кипения, вычисляется по формуле:

Q = m * c * ΔT,

где: m - масса воды (в килограммах), c - удельная теплоемкость воды (приближенно равна 4.18 Дж/(г°C)), ΔT - изменение температуры (в°C).

Для 1 литра воды масса m = 1 кг, и ΔT = (100°C - 10°C) = 90°C.

Теперь мы можем выразить Q:

Q = 1 кг * 4.18 Дж/(г°C) * 90°C = 377.4 кДж.

Теперь, используя уравнение Жоуля-Ленца, мы можем найти время t:

377.4 кДж = 1 А * 220 В * t.

Теперь давайте решим это уравнение для t:

t = 377.4 кДж / (1 А * 220 В) ≈ 1.71 часа.

Итак, через примерно 1.71 часа при заданных условиях (сила тока 1 А и напряжение 220 В) 1 литр воды закипит, начиная с начальной температуры 10°C.