Вопрос школьника
В кастрюле емкостью 5 л вода нагревается от 10 до 100 °С за 20 мин кипятильником, КПД которого 70% . Какова сила тока в обмотке кипятильника, если напряжение в сети 220 В?
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо воспользоваться формулой для расчета мощности:
P = Q / t,
где P — мощность кипятильника, Q — количество теплоты, необходимое для нагрева воды, t — время нагрева.
Количество теплоты можно вычислить по формуле:
Q = m * c * ΔT,
где m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Для воды удельная теплоемкость составляет 4,18 Дж/(г*°C), а масса воды, содержащейся в кастрюле, равна 5000 г.
Таким образом, количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 10 до 100 °C, можно вычислить следующим образом:
Q = 5000 г * 4,18 Дж/(г*°C) * 90 °C = 1881000 Дж.
Время нагрева составляет 20 минут, что равно 1200 секунд.
Теперь можно вычислить мощность кипятильника:
P = 1881000 Дж / 1200 с = 1567,5 Вт.
Учитывая, что КПД кипятильника составляет 70%, можно вычислить мощность, потребляемую кипятильником:
Pпотр = P / КПД = 1567,5 Вт / 0,7 = 2239,3 Вт.
Напряжение в сети равно 220 В, поэтому можно вычислить силу тока в обмотке кипятильника по формуле:
I = Pпотр / U = 2239,3 Вт / 220 В = 10,18 А.
Таким образом, сила тока в обмотке кипятильника составляет 10,18 А.
