Две спирали электроплитки одинакового сопротивления соединены параллельно и включены в сеть с напряжением 220 В. Чему равно сопротивление одной спирали, если вода массой 1 кг закипела при нагревании на этой плите через 43 с? Начальная температура воды равна 20 °С, а КПД процесса 80%. Полезной считается энергия, используемая на нагревание воды. (Удельная теплоёмкость воды 4,2·10³ Дж/(кг·К).)
Ответы на вопрос
Для решения задачи, давайте сначала определим, сколько энергии необходимо для того, чтобы нагреть 1 кг воды с начальной температуры 20 °С до 100 °С, используя известные данные.
-
Определим необходимое количество тепла для нагрева воды.
Формула для количества тепла, необходимого для нагрева воды, выглядит так:
где:
-
— масса воды,
-
— удельная теплоёмкость воды,
-
— изменение температуры воды.
Подставляем значения:
Таким образом, для нагрева воды нужно .
-
Учитываем КПД процесса.
Так как КПД устройства составляет 80%, это значит, что только 80% энергии от общей затраченной энергии используется на нагрев воды, а остальная часть теряется. Таким образом, для того чтобы нагреть воду, нам нужно подать больше энергии, чем 336 кДж, и эта энергия будет составлять:
-
Определим мощность, которую потребляют спирали.
Энергия, подаваемая на плиту, расходуется за 43 секунды. Мощность , потребляемая плитой, может быть вычислена по формуле:
где:
-
,
-
.
Подставляем значения:
-
Найдем сопротивление одной спирали.
Плитка состоит из двух спиралей, соединенных параллельно, поэтому мощность, потребляемая плитой, будет суммой мощностей двух спиралей. Мощность, потребляемая одной спиралью, составит:
Мощность, потребляемая спиралью, может быть выражена через её сопротивление с помощью формулы:
где:
-
— напряжение в сети.
Решаем эту формулу относительно сопротивления :
Подставляем известные значения:
Таким образом, сопротивление одной спирали составляет примерно .
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

