1) Какой объем работы выполняет электрический ток, проходящий через нагревательный элемент, для вскипячивания данного

Тема вопроса: Расчет энергии и теплоты в задаче о вскипячивании воды

Описание: Чтобы рассчитать объем работы, выполняемый электрическим током при вскипячивании воды, мы можем использовать формулу: работа (энергия) = мощность х время. Мощность можно найти, умножив напряжение (V) на силу тока (I). Затем, учитывая, что энергия равна выполняемой работе, и используя формулу Q = mcΔT, где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры, мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для вскипячивания данного объема воды. Коэффициент полезного действия (η) чайника можно определить как отношение полученной теплоты к переданной электрической энергии, то есть η = Q / работа электрического тока.

Доп. материал:

1) Допустим, у нас есть чайник мощностью 1500 Вт (ватт), и он работает в течение 5 минут (т.е. время = 300 секунд). Масса воды, которую нужно вскипятить, составляет 1 кг (1000 г). Найдем объем работы, выполняемой электрическим током:
Работа = мощность х время = 1500 Вт х 300 сек = 450 000 Дж (джоулей)

2) Для расчета количества теплоты, необходимого для вскипячивания данного объема воды, используем формулу Q = mcΔT. Пусть ΔT = 80 °C (из 20 °C комнатной температуры до 100 °C кипения):
Q = 1 кг х 4.18 Дж/(г°C) х 80 °C = 334.4 кДж (килоджоулей)

3) Чтобы определить коэффициент полезного действия чайника, необходимо найти отношение Q к работе электрического тока:
η = Q / работа электрического тока = 334.4 кДж / 450 000 Дж = 0.743 или 74.3%

Совет: Для лучшего понимания задачи о вскипячивании воды, полезно знать удельную теплоемкость воды (c), которая равна приблизительно 4.18 Дж/(г°C), а также формулу для расчета количества теплоты Q = mcΔT.

Практика: Если мощность чайника равна 2000 Вт и время работы составляет 4 минуты, а масса воды - 2 кг, определите объем работы, выполняемой электрическим током при вскипячивании воды. Используйте формулу работа (энергия) = мощность х время. Ответ представьте в джоулях.