Question

Электрический чайник со спиралью нагревательного элемента сопротивлением 30 ОМ включен в сеть напряжением 220В. а) Какое количество теплоты выделится в нагревательном элементе за 4 минуты? б) Определите КПД электрочайника, если в нем можно вскипятить за это же время 1 кг. воды, начальная температура которой 20C. Удельная теплоемкость воды 4,19 кДж*К. в) Какая часть воды могла бы выкипеть за это же время работы электрочайника, если бы сопротивление спирали нагревательного элемента юыло равно 25 Ом? Удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.

Answer 1

А) Q = U * I * t 

U - напряжение ( 220 В )
I - сила тока ( $\frac{U}{R} = \frac{220}{30}$ = 7,33 A 
t - время ( 4 мин = 240 с )

Q = 220 * 7,33 * 240 = 387024 Дж 

б) η = $\frac{A poleznaja}{A zatrachennaja}$ * 100 % 

А полезная = c * m * Δt 

c - удельная теплоёмкость ( для воды 4190 Дж / кг * С )
m - масса ( 1 кг )
Δt - разности температур ( 100 С - 20 С = 80 С )

А п = 4190 * 1 * 80 = 335200 Дж

А затраченная = U * I * t = 387024 Дж 

η = $\frac{335200}{387024}$ = 0,866 * 100 = 86,6 % 

Answer 2

А) Дано           СИ           Решение  
U= 220 В.                      1) Найдём Q по формуле Q= U^2 / R * t
R = 30 Ом.                     2) Подставим числ. значения        
t= 4 мин.        240 с.       Q = 220 В ^ 2 / 30 Ом * 240 c. = 387200 Дж =
Q - ?                                = 387,2 кДж
Ответ: Q = 387,2 кДж

В) Дано           СИ           Решение  
U= 220 В.                      1) Найдём m по формуле m = Q / L
R = 30 Ом.                     2) Подставим числ. значения  
t= 4 мин.        240 с.       m = 387,2 МДж/кг / 2,3 МДж/кг = 
L = 2,3 МДж/кг                = 0,3872 МДж  / 2,3 Мдж/кг =  = 0,168 кг
Q = 387,2 кДж

Это всё замечательно, но в задаче спрашивается какая часть, и тут я в тупике, поэтому спиши лучше у подруг остальную часть
Примечание
*L - удельная теплота парообразование (Дж/кг)

Answer 3

а) Для решения этой задачи мы можем использовать закон Ома, который гласит, что тепловая мощность, выделяемая в нагревательном элементе, равна квадрату напряжения, деленному на сопротивление элемента: P = U^2 / R. Тепловая мощность равна электрической мощности, которая равна произведению напряжения на силу тока: P = U * I. Таким образом, сила тока, протекающего через нагревательный элемент, равна U / R. Для нахождения количества теплоты, выделенной за 4 минуты, мы можем использовать формулу: Q = P * t, где Q - количество теплоты, P - тепловая мощность, t - время. Итак, подставим известные значения: P = (220 В)^2 / 30 Ом = 484 Вт, I = 220 В / 30 Ом = 7,33 А, Q = 484 Вт * 4 мин * 60 с/мин = 116,16 кДж.

б) КПД (коэффициент полезного действия) электрочайника можно определить как отношение количества теплоты, которое получила вода, к общему количеству энергии, затраченной на нагревание: КПД = (полученная теплота / затраченная энергия) * 100%. Для начала найдем затраченную энергию, которая равна тепловой мощности, умноженной на время: W = P * t = 484 Вт * 4 мин * 60 с/мин = 116,16 кДж. Теперь найдем полученную теплоту, используя удельную теплоемкость воды: Q = m * c * ΔT, где m - масса воды, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры. Q = 1 кг * 4,19 кДж/кг*К * (100C - 20C) = 335,2 кДж. Теперь можем найти КПД: КПД = (335,2 кДж / 116,16 кДж) * 100% = 288%.

в) Чтобы найти часть воды, которая могла бы выкипеть за это же время работы электрочайника, нам необходимо найти количество теплоты, необходимое для испарения этой части воды. Для начала найдем количество теплоты, выделенное за 4 минуты при сопротивлении спирали нагревательного элемента 25 Ом, используя ранее найденную формулу: Q = P * t = 484 Вт * 4 мин * 60 с/мин = 116,16 кДж. Теперь найдем количество воды, которое могло бы испариться за это время, используя удельную теплоту парообразования: m = Q / L, где m - масса воды, L - удельная теплота парообразования. m = 116,16 кДж / 2,3 МДж/кг = 0,0505 кг = 50,5 г.