Электронагреватель, схема которого изображена на рисунке, состоит из четырёх одинаковых резисторов с сопротивлением 10 Ом каждый. Этот нагреватель подключили к источнику с напряжением 100 В и полностью погрузили в лёд массой 0,5 кг, находившийся при температуре 0 °С. Теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Удельная теплоёмкость воды равна 4,2 кДж/(кг·°С), удельная теплота плавления льда 330 кДж/кг, теплоёмкость самого нагревателя очень мала.
За какое время после включения нагревателя весь лёд растает? ответ выразите в секундах, округлите до десятых долей.
• по определению кпд: n = q/qзатр, где qзатр - затраченная теплота на нагрев куска меди (будем считать далее, что температура t2 не является температурой плавления меди)
• медь нагревается за счет горения угля. значит:
○ n = q/(q m1)
○ m1 = q/(n q)
• теплота q расходуется на нагрев куска меди: q = c m2 (t2 - t1) (1)
• далее эта же теплота q пойдет на плавление льда (его температура по условию 0 °с, поэтому плавление начнется сразу же): q = λ m3 (2)
• приравняв уравнения (1) и (2), находим:
○ t2 = t1 + ((λ m3)/(c m2))
• подставляем уравнение в выражение (1). получаем:
○ t1 = (q - λ m3)/(m2 - m1)