Количество времени для стерилизации воды
Как долго займет, чтобы 1 литр воды с начальной температурой 180С завертелся в стерилизаторе с обмоткой из проволоки
Как долго займет, чтобы 1 литр воды с начальной температурой 180С завертелся в стерилизаторе с обмоткой из проволоки сопротивлением 25 Ом? Стерилизатор подключен к сети напряжением 220 В, его КПД составляет 50%, а удельная теплоемкость воды равна 4,2*10^3 Дж/м*К.
02.01.2024 20:08
Написать свой ответ:
Пояснение: Для решения данной задачи, нам понадобится применить закон сохранения энергии. В начальный момент времени вся энергия будет находиться в воде, а по истечении определенного времени, вся энергия будет перейдет в проволоку стерилизатора.
Начнем с расчета электрической мощности, которую потребляет стерилизатор. Для этого воспользуемся формулой: P = U^2/R, где P - мощность, U - напряжение, R - сопротивление.
P = (220 В)^2 / 25 Ом = 1936 Вт
Теперь нужно определить время, которое пройдет до достижения температуры стерилизации. Для этого можно использовать формулу: Q = m * c * ΔT, где Q - количество теплоты, m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.
Известно, что Q = P * t, где t - время.
Удельная теплоемкость воды c = 4.2 * 10^3 Дж/м*К
Так как у нас 1 литр воды, а плотность воды равна 1 г/см^3, то масса воды будет равна 1000 г.
1000 г * 4.2 * 10^3 Дж/м*К * (100 - 18) = 728 * 10^3 Дж
Теперь можно рассчитать время:
728 * 10^3 Дж = 1936 Вт * t
t = 376.5 сек
Пример:
Заданная задача требует определить, сколько времени потребуется, чтобы 1 литр воды с начальной температурой 18°C нагрелся до стерилизующей температуры в стерилизаторе. Известно, что стерилизатор имеет обмотку из проволоки с сопротивлением 25 Ом, подключен к сети напряжением 220 В, и имеет КПД 50%. Удельная теплоемкость воды равна 4,2*10^3 Дж/м*К. Мы можем решить эту задачу, используя закон сохранения энергии, формулу P = U^2/R для определения электрической мощности стерилизатора, и формулу Q = m * c * ΔT для определения количества теплоты Q, исходящего от стерилизатора в воду. Решая уравнение Q = P * t, мы можем найти время, которое потребуется для стерилизации воды.
Совет: В данной задаче важно помнить о законе сохранения энергии и правильно применить соответствующие формулы для расчетов. Обратите внимание на единицы измерения и преобразуйте их, если необходимо, для корректных расчетов.
Упражнение:
Стерилизатор с обмоткой из проволоки сопротивлением 10 Ом подключен к сети напряжением 110 В. КПД стерилизатора составляет 60%. Какая масса воды (с удельной теплоемкостью 4,2*10^3 Дж/м*К и начальной температурой 20°C) может быть стерилизована за 5 минут?