Вопрос школьника
Какую массу воды можно нагреть от 10° до 100°С за счет энергии, получаемой за 15 мин электрическим чайником, включенным в сеть напряжением 220 В при силе тока 2 А?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу для расчета количества теплоты, необходимой для нагрева воды:
Q = m * c * ΔT
где Q — количество теплоты, необходимое для нагрева воды, м; c — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг*°C); ΔT — изменение температуры воды, °C; m — масса воды, кг.
Для начала необходимо определить массу воды, которую можно нагреть за 15 минут. Для этого воспользуемся формулой:
P = U * I
где P — мощность электрического чайника, Вт; U — напряжение в сети, В; I — сила тока, А.
Подставим известные значения:
P = 220 В * 2 А = 440 Вт
Теперь определим количество теплоты, необходимое для нагрева массы воды m от 10° до 100°С:
Q = m * c * ΔT
ΔT = 100°С — 10°С = 90°С
c = 4,18 Дж/(г*°C) — удельная теплоемкость воды
Подставим известные значения:
Q = m * 4,18 Дж/(г*°C) * 90°С
Q = 376,2 * m Дж
Теперь можно определить массу воды, которую можно нагреть за 15 минут:
Q = P * t
где t — время, за которое происходит нагрев воды.
Подставим известные значения:
440 Вт * 900 сек = 396 000 Дж
Таким образом, массу воды можно определить, разделив количество теплоты, необходимое для нагрева воды, на количество теплоты, получаемое за 15 минут:
m = 396 000 Дж / 376,2 Дж/(г*°C) = 1052,5 г
Ответ: можно нагреть 1052,5 г воды от 10° до 100°С за счет энергии, получаемой за 15 минут электрическим чайником, включенным в сеть напряжением 220 В при силе тока 2 А.
