Вопрос школьника
С помощью электрического кипятильника можно нагреть 3 л воды от 20 °С до кипения за 15 мин. Кипятильник имеет КПД, равный 80 %, и включается в сеть с напряжением 220 В. Какую силу тока он будет потреблять от сети?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо использовать формулу для расчета количества теплоты, необходимого для нагрева воды:
Q = m * c * ΔT,
где Q — количество теплоты, м — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Для 3 л воды масса будет равна:
m = 3 кг.
Удельная теплоемкость воды приблизительно равна:
c = 4,18 Дж/(г*°C).
Изменение температуры:
ΔT = 100 °C — 20 °C = 80 °C.
Тогда количество теплоты, необходимое для нагрева воды, будет равно:
Q = 3 кг * 4,18 Дж/(г*°C) * 80 °C = 1008,96 кДж.
КПД кипятильника равен 80 %, поэтому количество электрической энергии, необходимой для нагрева воды, будет равно:
W = Q / КПД = 1008,96 кДж / 0,8 = 1261,2 кДж.
Сила тока, потребляемая кипятильником, можно рассчитать по формуле:
I = W / U,
где I — сила тока, W — количество электрической энергии, U — напряжение в сети.
Подставляя значения, получим:
I = 1261,2 кДж / 220 В = 5,73 А.
Ответ: кипятильник будет потреблять от сети силу тока, равную 5,73 А.
