Question

В електричному інкубаторі, що працює під напругою 220В, щохвилини виділяється 264 кДж теплоти. Визначте силу струму в нагрівальному елементі інкубатора. При ударі блискавки за 0,001с виділяється в атмосферу 18105 кДж теплоти.Визначте час, протягом якого за рахунок цієї енергії міг би працювати електродвигун підйомного крана, що споживає струм 50А при напрузі 360В.Яка товщина мідного шару утворюється на деталі площею 400 см2, якщо помістити її в електролітичну ванну на годину при силі струму 2500мА? Щільність міді 8,9 г/см3. Електрохімічний еквівалент міді 3·10 -7 кг/Кл.Скільки міді виділиться при електролізі СуSO4, якщо при напрузі 20В витрачено 33кДж енергії, а ККД електролітичної ванни 60%?Електричний кип'ятильник за 11хв 12 секунд нагріває 2 літри води від 20 0С до кипіння. Визначте опір нагрівального елемента кип'ятильника, по якому протікає струм силою 5А, якщо вважати, що вся теплота, що виділилася в ньому, пішла на нагрівання води.Щільність води 1000 кг/м3. Питома теплоємність води 4200Дж/кг 0С.пж помогите ​

Answer 1

Ответ:

Задача 1:

Визначення сили струму в нагрівальному елементі інкубатора:

Для визначення сили струму (I) використовуємо формулу:

W = P * t,

де W - теплота, P - потужність, t - час.

Теплота, що виділяється за хвилину, можна перевести в Дж:

1 кДж = 1000 Дж,

264 кДж = 264000 Дж.

Знаючи, що теплота (W) виражена в Дж, а час (t) в секундах, отримуємо:

W = P * t,

264000 Дж = P * 60 с.

Тоді потужність P дорівнює:

P = 264000 Дж / 60 с.

Задача 2:

Визначення часу, протягом якого міг би працювати електродвигун підйомного крана:

Для визначення часу (t) використовуємо формулу:

W = P * t,

де W - робота (енергія), P - потужність, t - час.

Потужність (P) виражена в Вт, а робота (W) в Дж:

1 кДж = 1000 Дж,

18105 кДж = 18105000 Дж.

Знаючи, що потужність (P) розрахована як добуток сили струму (I) на напругу (U), отримуємо:

P = I * U,

18105000 Дж = I * 360 В.

Тоді сила струму (I) дорівнює:

I = 18105000 Дж / 360 В.

Задача 3:

Визначення товщини мідного шару, утвореного на деталі:

Для визначення товщини (d) мідного шару використовуємо формулу:

d = (m / ρ) / S,

де m - маса міді, ρ - щільність міді, S - площа деталі.

Маса міді (m) може бути обчислена за допомогою закону електролізу:

m = I * t * E,

де I - сила струму, t - час, E - електрохімічний еквівалент міді.

Тоді товщина мідного шару (d) буде:

d = (I * t * E / ρ) / S.

Задача 4:

Визначення кількості міді, виділеної при електролізі СuSO4:

Для визначення кількості міді (m) використовуємо формулу:

m = W / (U * η),

де W - робота (енергія), U - напруга, η - ККД електролітичної ванни.

ККД (η) виражений у відсотках, тому переведемо його у десяткову форму:

η = 60% = 0,6.

Тоді кількість міді (m) дорівнює:

m = 33000 Дж / (20 В * 0,6).

Задача 5:

Визначення опору нагрівального елемента кип'ятильника:

Для визначення опору (R) використовуємо закон Джоуля-Ленца:

Q = I^2 * R * t,

де Q - теплота, I - сила струму, t - час.

Теплота (Q) виражена в Дж, сила струму (I) в А, час (t) в секундах.

Знаючи, що теплота, що виділилася в нагрівальному елементі, пішла на нагрівання води, отримуємо:

Q = m * c * ΔT,

де m - маса води, c - питома теплоємність води, ΔT - зміна температури.

Масу води (m) можна виразити через її щільність (ρ) та об'єм (V):

m = ρ * V,

де ρ - щільність води, V - об'єм води.

Об'єм води можна перевести з літрів до метрів кубічних:

1 л = 0,001 м^3,

2 л = 0,002 м^3.

Знаючи, що температура води змінилася на ΔT = 100 0С (від 20 0С до кипіння), щільність води (ρ) та питому теплоємність води (c), отримуємо:

Q = ρ * V * c * ΔT.

Підставляючи значення Q з першої формули, отримуємо:

I^2 * R * t = ρ * V * c * ΔT.

Тоді опір нагрівального елемента (R) буде:

R = (ρ * V * c * ΔT) / (I^2 * t).

Це формула для розрахунку опору нагрівального елемента кип'ятильника.

Объяснение:

Answer 2

1) Для визначення сили струму в нагрівальному елементі інкубатора використаємо закон Джоуля-Ленца, який говорить про те, що теплота, виділена при проходженні струму через провідник, пропорційна квадрату сили струму: Q = I^2 * R * t, де Q - виділена теплота (в кДж), I - сила струму (в А), R - опір провідника (в Ом), t - час (в секундах).

Ми знаємо, що в електричному інкубаторі за хвилину виділяється 264 кДж теплоти. Переведемо час з хвилин до секунд: t = 60 секунд * 1 хвилина = 60 секунд.

Підставимо дані в формулу і розв'яжемо її відносно сили струму: 264 кДж = I^2 * R * 60 сек 264 кДж / (60 сек) = I^2 * R 4,4 кДж/сек = I^2 * R.

Отже, для визначення сили струму необхідно знати значення опору провідника.

2) Для визначення часу, протягом якого електродвигун підйомного крана міг би працювати за рахунок виділеної енергії, використовуємо формулу: E = P * t, де E - енергія (в кДж), P - потужність електродвигуна (в Вт), t - час (в секундах).

Ми знаємо, що при ударі блискавки за 0,001 сек в атмосферу виділяється 18105 кДж теплоти. Переведемо час з секунд до кілоджоулів: t = 0,001 сек * 1 кДж/сек = 0,001 кДж.

Підставимо дані в формулу і розв'яжемо її відносно часу: 18105 кДж = P * 0,001 кДж P = 18105 кДж / 0,001 кДж P = 18 105 000 Вт.

Тепер, знаючи потужність електродвигуна, можна визначити час: E = P * t 33 кДж = 18 105 000 Вт * t t = 33 кДж / (18 105 000 Вт) t = 0,00000182 сек.

Отже, електродвигун підйомного крана міг би працювати протягом 0,00000182 сек за рахунок виділеної енергії.

3) Для визначення товщини мідного шару, утвореного на деталі в електролітичній ванні, використаємо формулу: Q = I * t * M, де Q - виділена теплота (в кДж), I - сила струму (в А), t - час (в секундах), M - молярна маса міді (в кг/моль).

Ми знаємо, що при силі струму 2500 мА в протязі години (3600 секунд) виділено теплоту 33 кДж. Переведемо силу струму з міліампер в ампер: I = 2500 мА * 0,001 = 2,5 А.

Підставимо дані в формулу і розв'яжемо її відносно товщини мідного шару: 33 кДж = 2,5 А * 3600 сек * M 33 кДж / (2,5 А * 3600 сек) = M.

Тепер, знаючи молярну масу міді, можна визначити товщину мідного шару.

4) Для визначення кількості міді, виділеної при електролізі СuSO4, будемо використовувати формулу: Q = U * I * t * η, де Q - виділена теплота (в кДж), U - напруга (в В), I - сила струму (в А), t - час (в секундах), η - ККД електролітичної ванни.

Ми знаємо, що при напрузі 20 В витрачено 33 кДж енергії і ККД електролітичної ванни становить 60%. Переведемо ККД в десятковий дріб: η = 60% * 0,01 = 0,6.

Підставимо дані в формулу і розв'яжемо її відносно кількості міді: 33 кДж = 20 В * I * t * 0,6 33 кДж / (20 В * I * 0,6) = t.

Тепер, знаючи силу струму і час, можна визначити кількість міді.

5) Для визначення опору нагрівального елемента кип'ятильника використаємо закон Джоуля-Ленца: Q = I^2 * R * t.

Ми знаємо, що кип'ятильник за 11 хв 12 сек нагріває 2 літри води від 20 °С до кипіння. Переведемо час в секунди: t = 11 хв * 60 сек/хв + 12 сек = 672 сек.

Тепер визначимо теплоту, виділену в нагрівальному елементі: Q = m * c * ΔT, де m - маса води (в кг), c - питома теплоємність води (в Дж/(кг*°С)), ΔT - різниця температур (в °С).

Ми знаємо, що маса води дорівнює 2 кг, щільність води 1000 кг/м3. Отже, об'єм води можна виразити як: V = m / ρ, де V - об'єм води (в м3), ρ - щільність води (в кг/м3).

V = 2 кг / 1000 кг/м3 = 0,002 м3.

Т