Вопрос школьника
Определите силу тока в кипятильнике, если, подключенный к напряжению 12 В, он нагревает стакан воды от 20 до 100 °С за 5 мин. На нагрев воды расходуется 60% энергии. Масса воды в стакане 200 г.
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать закон сохранения энергии. Энергия, затраченная на нагрев воды, равна электрической энергии, потребляемой кипятильником:
Q = W
где Q — количество теплоты, необходимое для нагрева воды, W — электрическая работа, потребляемая кипятильником.
Количество теплоты, необходимое для нагрева воды, можно вычислить по формуле:
Q = mcΔT
где m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Для воды удельная теплоемкость равна 4,18 Дж/(г*°C).
ΔT = 100 — 20 = 80 °C
Q = 200 * 4,18 * 80 = 66880 Дж
Так как на нагрев воды расходуется 60% энергии, то электрическая работа, потребляемая кипятильником, равна:
W = Q / 0,6 = 111467 Дж
Сила тока в кипятильнике можно вычислить по формуле:
W = UIt
где U — напряжение, I — сила тока, t — время.
t = 5 * 60 = 300 сек
I = W / Ut = 111467 / (12 * 300) = 31,02 А
Ответ: сила тока в кипятильнике равна 31,02 А.
