Вопрос школьника
Источник с ЭДС 2,2 В и внутренним сопротивлением 1 Ом замкнут медной проволокой, масса которой 30,3 г. Сопротивление проволоки равно внутреннему сопротивлению источника. На сколько градусов нагреется проволока за 5 мин? Удельная теплоёмкость меди 378 Дж/(кг · К)
Ответ от учителя
При замыкании источника с проволокой, по закону Ома, в проволоке начнет течь ток:
I = E/R = 2.2/1 = 2.2 A
где I — сила тока, E — ЭДС источника, R — внутреннее сопротивление источника.
Мощность, выделяемая в проволоке, будет равна:
P = I^2*R = 2.2^2*1 = 4.84 Вт
За время 5 минут (т.е. 300 секунд) проволока получит тепловую энергию:
Q = P*t = 4.84*300 = 1452 Дж
Масса проволоки равна 30,3 г, а удельная теплоемкость меди 378 Дж/(кг·К). Значит, для нагрева проволоки на ΔT градусов потребуется тепловая энергия:
Q = m*c*ΔT
где m — масса проволоки, c — удельная теплоемкость меди.
Отсюда:
ΔT = Q/(m*c) = 1452/(0.0303*378) ≈ 12.1 К
Таким образом, проволока нагреется на 12.1 градусов Цельсия за 5 минут.
