Question

Определите на какое напряжение рассчитан электрокипятильник, который за 5 мин нагревает 0,2 кг воды от 14 С до кипения при условии что его обмотке протекает ток 2 А. Потерями энергии пренебречь Ответ 120 В решение должно быт понятным пллиз

Answer 1

Дано:
$t$ = 5 мин = 300 с
$m$ = 0.2 кг
$T_1$ = 14°C
$T_2$ = 100°C -- температура кипения воды
$I$ = 2 А
$c$ = 4200 Дж/(кг·°С) -- удельная теплоемкость воды

Найти:
$U=?$

Решение:
Чтобы нагреть воду массой $m$ от температуры $T_1$ до температуры $T_2$ необходимо затратить количество теплоты равное:
$Q = mc \Delta T = mc(T_2 - T_1)$.

С другой стороны, по закону Джоуля-Ленца при прохождении тока $I$ в электрокипятельнике за время $t$ выделяется следующее количество теплоты:
$Q = IUt$.

Приравняв полученные выражения можем выразить необходимое напряжение:
$mc(T_2 - T_1) = IUt\\ U = \dfrac{mc(T_2 - T_1)}{It}$
Проведем численный расчет:
$U = \dfrac{0.2 \cdot 4200 \cdot (100-14)}{2 \cdot 300} = \dfrac{72240}{600} =120.4 \; \text{B}$

Ответ: 120.4 В.