Какова сила тока, протекающего через нагревательный элемент электрочайника вместимостью 2,2 литра, если вода

Тема вопроса: Расчет силы тока через нагревательный элемент электрочайника

Инструкция: Чтобы рассчитать силу тока, протекающего через нагревательный элемент электрочайника, мы будем использовать закон Ома (U = I * R), где U - напряжение, I - сила тока, R - сопротивление. В данной задаче мы знаем, что напряжение питания равно 220 В.

Сначала нам необходимо определить сопротивление нагревательного элемента. Для этого мы воспользуемся формулой Q = m * c * ΔT, где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры. В данном случае речь идет о воде, поэтому нам понадобится удельная теплоемкость воды (c = 4,186 Дж/г∙°C), масса воды (m = 2,2 кг) и изменение температуры (ΔT = 80°C).

После рассчета количества теплоты, мы можем использовать известный КПД установки, чтобы определить, какая часть энергии преобразуется в тепло (η = 0,9). Это позволит нам найти полезную мощность, которую нагревательный элемент должен развивать. Поскольку мощность (P) определяется как отношение энергии (Q) к времени (t), мы можем использовать формулу P = Q / t, где P - мощность, Q - количество теплоты, t - время. В данной задаче время равно 32 минутам, поэтому мы переводим его в секунды (t = 32 * 60 секунд).

Итак, сначала рассчитаем количество теплоты:

Q = m * c * ΔT
Q = 2,2 кг * 4,186 Дж/г∙°C * 80°C
Q ≈ 740,992 Дж

Затем найдем полезную мощность:

P = Q / t
P = 740,992 Дж / (32 * 60 секунд)
P ≈ 3,076 Вт

Теперь, используя формулу U = I * R, мы можем найти силу тока:

220 В = I * 3,076 Вт
I ≈ 0,71 А

Таким образом, сила тока, протекающего через нагревательный элемент электрочайника, составляет около 0,71 А.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, рекомендуется изучить законы Ома, удельную теплоемкость и работу с единицами измерения (Дж, кг, °C, секунды). Также полезно знать, что КПД (η) определяет, какая часть энергии преобразуется в полезную работу.

Проверочное упражнение: Если вода в нагревательном элементе электрочайника нагревается от 15 градусов Цельсия до кипения за 40 минут при напряжении питания 240 В и КПД равен 0,8, найдите силу тока, протекающего через нагревательный элемент.