Расчет времени полного испарения воды в электросамоваре
Через сколько времени t3 после включения электросамовара объемом V=3 л и подключенного к источнику напряжения U=120
Через сколько времени t3 после включения электросамовара объемом V=3 л и подключенного к источнику напряжения U=120 В, весь объем холодной воды в нем испарится? Учитывайте, что электросамовар не выключен и что потери тепла составляют 30%. Плотность воды равна ρ=1000 кг/м^3, а удельная теплота парообразования L=2.3 умножить 10^6 Дж/кг. Электрическое сопротивление нагревательного элемента самовара составляет R=10 Ом. Ответ выразите в минутах, с точностью до целого числа.
10.10.2024 12:42
Написать свой ответ:
Объяснение:
Для решения данной задачи посчитаем количество тепла, которое необходимо передать воде, чтобы она полностью испарилась. Затем найдём мощность нагревательного элемента и рассчитаем время, за которое этот объём тепла будет передан воде.
Шаг 1: Расчет тепла испарения:
Тепло, необходимое для испарения воды, можно найти по формуле: Q= mL, где m - масса воды, L - удельная теплота испарения.
Масса воды можно найти, зная её плотность: m= V * ρ.
Тогда Q= V * ρ * L.
Шаг 2: Расчет мощности нагревательного элемента:
Мощность нагревательного элемента можно найти по формуле: P= U^2 / R, где U - напряжение, R - сопротивление.
Шаг 3: Расчет времени:
Время, за которое будет передано тепло Q, можно найти, разделив количество переданного тепла на мощность нагревательного элемента: t= Q / P.
Шаг 4: Преобразование в минуты:
Для получения ответа в минутах, необходимо перевести время в секунды и разделить на 60.
Демонстрация:
Дано: V=3 л, U=120 В, ρ=1000 кг/м^3, L=2.3 * 10^6 Дж/кг, R=10 Ом.
1. Рассчитаем массу воды: m = V * ρ = 3 кг.
2. Рассчитаем количество тепла: Q = V * ρ * L = 6.9 * 10^6 Дж.
3. Рассчитаем мощность нагревательного элемента: P = U^2 / R = 1440 Вт.
4. Рассчитаем время: t = Q / P = 4791 секунда.
5. Преобразуем время в минуты: t3 = t / 60 ≈ 80 минут.
Совет: При решении задач по физике важно правильно использовать формулы и подставлять значения с правильными единицами измерения. Также обратите внимание на то, что в данной задаче учитываются потери тепла составляющие 30%, что необходимо учесть при расчетах.
Проверочное упражнение:
Подключенный к источнику напряжения электрочайник имеет объем V = 2 л и электрическое сопротивление нагревательного элемента R = 8 Ом. Какое время потребуется, чтобы полностью вскипятить 1 л холодной воды, учитывая, что потери тепла составляют 20%? (Удельная теплота парообразования L = 2.26 * 10^6 Дж/кг, плотность воды ρ = 1000 кг/м^3).