Сопротивление электронагревателя 40 Ом, КПД 75%. Сколько
с помощью этого нагревателя можно за 15 минут вскипятить воды с начальной температурой 10 ° C, если ток в нем 2 А?
Домашние задания: Физика
Помогите с физикой, желательно подробно, пожалуйста
Дано:
R = 40 Ом
КПД = 75% = 0,75
t = 15 минут = 900 c
tнач = 10 ° C (начальная температура воды)
I = 2 А (сила тока)
Найти: объём воды, который можно довести до температуры её кипения за 15 минут
Решение:
Сначала найдём мощность чайника P (простая формула):
P = I*U = I*I*R = (I^2)*R = 160 Вт
(если что, U=I*R)
Коэффициент полезного действия (КПД) равен отношению полезной работы Aп к затраченной работе Аз.
КПД = Aп / Аз
Полезная работа чайника Aп заключается в том, что он нагревает воду, поэтому полезная работа равна количеству теплоты, требующемуся для нагревания воды до кипения. Температура кипения воды tк = 100°C
Aп = cm(tк-tнач) = сVp(tк-tнач)
Удельная теплоемкость воды равна c = 4200 Дж/(кг·°C).
Выразим массу нагреваемой воды (m) через плотность воды (p) и объем (V). Плотность воды равна 1000 кг/м3
Затраченную работу Аз определим как произведение мощности чайника P на время t:
Аз = P*t
Получаем формулу для данной задачи:
КПД = сpV(tк-tнач) / P*t
Выразим отсюда объём воды:
V = P*t*КПД / сp(tк-tнач)
V (воды) = (160*900*0,75)/(4200*1000*(100-10)) = 0,286*10^-3 м^3
m (воды) = (0,286*10^-3)*1000 = 0,286 кг
Ответ: V (воды) = 0,286*10^-3 м^3 (или 0,286 л)
m (воды) = 0,286 кг (или 286 г)
R = 40 Ом
КПД = 75% = 0,75
t = 15 минут = 900 c
tнач = 10 ° C (начальная температура воды)
I = 2 А (сила тока)
Найти: объём воды, который можно довести до температуры её кипения за 15 минут
Решение:
Сначала найдём мощность чайника P (простая формула):
P = I*U = I*I*R = (I^2)*R = 160 Вт
(если что, U=I*R)
Коэффициент полезного действия (КПД) равен отношению полезной работы Aп к затраченной работе Аз.
КПД = Aп / Аз
Полезная работа чайника Aп заключается в том, что он нагревает воду, поэтому полезная работа равна количеству теплоты, требующемуся для нагревания воды до кипения. Температура кипения воды tк = 100°C
Aп = cm(tк-tнач) = сVp(tк-tнач)
Удельная теплоемкость воды равна c = 4200 Дж/(кг·°C).
Выразим массу нагреваемой воды (m) через плотность воды (p) и объем (V). Плотность воды равна 1000 кг/м3
Затраченную работу Аз определим как произведение мощности чайника P на время t:
Аз = P*t
Получаем формулу для данной задачи:
КПД = сpV(tк-tнач) / P*t
Выразим отсюда объём воды:
V = P*t*КПД / сp(tк-tнач)
V (воды) = (160*900*0,75)/(4200*1000*(100-10)) = 0,286*10^-3 м^3
m (воды) = (0,286*10^-3)*1000 = 0,286 кг
Ответ: V (воды) = 0,286*10^-3 м^3 (или 0,286 л)
m (воды) = 0,286 кг (или 286 г)
I^2*R*η*t = с*m*ΔT
m = I^2*R*η*t/c*ΔT = 2^2*40*0,75*15*60/4200*90 = 286 г.
m = I^2*R*η*t/c*ΔT = 2^2*40*0,75*15*60/4200*90 = 286 г.
Похожие вопросы
- Помогите с физикой, пожалуйста, очень нужно!!
- Помогите с физикой пожалуйста!!
- Помогите с физикой
- Помогите с физикой пожалуйста
- Помогите с физикой пожалуйста
- Помогите с Физикой пожалуйста!!!
- ПОМОГИТЕ С ФИЗИКОЙ ПОЖАЛУЙСТА!
- Помогите с физикой пожалуйста
- Помогите с физикой пожалуйста
- Срочно! Пожалуйста помогите с физикой Якласс