Ученик 10 класса налил в чайник «тефаль» 0,75 л воды. мощность чайника = 2,0 квт, а кпд его нагревательного элемента 0,8. через 20 минут после включения чайника вся вода выкипела. вычислите начальную температуру воды. теплообменом чайника с окружающим воздухом пренебречь.
1. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника:
I = U/R = 220 : 40 = 5,5 (A)
Количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождения по нему электрического тока (закон Джоуля-Ленца):
Q = I²RΔt, где I = 5,5 A - протекающий в спирали чайника ток
R = 40 Ом - сопротивление спирали чайника
Δt = 600 с - время протекания тока.
Тогда:
Q = 5,5² · 40 · 600 = 726000 (Дж) = 726 (кДж)
Этого количества теплоты хватит для того, чтобы нагреть 1,92 кг воды (примерная вместимость чайника) от 10°С до 100°С.
2. Сопротивление проводника:
R = ρL/S, где ρ - удельное сопротивление материала
проводника, Ом·мм²/м
L = 1000 м - длина проводника
S = 1 мм² - площадь поперечного сечения пр-ка
Тогда:
ρ = RS/L = 5,6 · 1 : 1000 = 0,0056 (Ом·мм²/м)
Материала с таким удельным сопротивлением при нормальных условиях в природе не существует. Минимальное значение принадлежит серебру ρ = 0,0155 Ом·мм²/м, что в три раза выше полученного значения.
3. При последовательном соединении двух проводников:
Ток в цепи: I = I₁ = I₂ = U₁/R₁ = U₂/R₂
Напряжения в цепи: U = U₁ + U₂
Сопротивление цепи R = R₁ + R₂
Тогда:
I = I₂ = 3,5 : 7 = 0,5 (A)
U₂ = I · R₂ = 0,5 · 480 = 240 (B)
4. Мощность электрического тока:
P = I·U, где I - сила тока в цепи, А
U = 220 B - напряжение на концах участка цепи
Тогда:
I = P/U = 3000 : 220 ≈ 13,6 (A)
Формула: Q=F/S, где Q-механическое напряжение, F-сила, возникшая в теле при деформации, S-площадь. Измеряется в Паскалях (Па).