Каковы значения мощности P спирали в таблице, когда ученик опустил ее в сосуд с водой массой m, начальной температурой

Предмет вопроса: Мощность и КПД нагревателя

Объяснение: При опускании спирали в сосуд с водой, происходит передача энергии от спирали к воде, что заставляет ее нагреваться. Работа тока А и количество теплоты Q, полученное водой, зависят от подведенной мощности P. КПД нагревателя в данной задаче определяется как отношение количества полученной теплоты Q к подведенной мощности P.

A) Работа тока А определяется по формуле: A = P * τ, где P - мощность, τ - время.

B) Количество теплоты Q, полученное водой, можно найти с использованием удельной теплоемкости воды (c) и массы воды (m). Формула выглядит следующим образом: Q = c * m * (t2 - t1), где c - удельная теплоемкость воды, m - масса воды, t2 - конечная температура, t1 - начальная температура.

C) КПД нагревателя (η) вычисляется как отношение количества полученной теплоты Q к мощности P: η = Q / P * 100%.

Демонстрация:
Допустим, ученик опускает спираль в сосуд с водой массой 2 кг. Начальная температура воды 20 °C, а через время 5 секунд она достигает температуры 40 °C. Удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/кг*К. Найдем значения, требуемые в задаче.

A) Для вычисления работы тока A, подставим P = 100 Вт (допустимое значение, выбранное для примера) и τ = 5 секунд в формулу A = P * τ: A = 100 Вт * 5 с = 500 Дж.

B) Для вычисления количества теплоты Q, подставим c = 4200 Дж/кг*К, m = 2 кг, t1 = 20 °C и t2 = 40 °C в формулу Q = c * m * (t2 - t1): Q = 4200 Дж/кг*К * 2 кг * (40 °C - 20 °C) = 168,000 Дж.

C) Для вычисления КПД нагревателя η, подставим Q = 168,000 Дж и P = 100 Вт в формулу η = Q / P * 100%: η = 168,000 Дж / 100 Вт * 100% = 168%.

Совет: Для лучшего понимания концепций в задачах, связанных с мощностью и КПД, рекомендуется изучить основные определения и формулы, связанные с теплом и энергией. Также полезно понять, как удельная теплоемкость воды влияет на количество теплоты, переданной воде.

Задание для закрепления: Пусть мощность P равна 75 Вт, масса воды m равна 3 кг, начальная температура t1 равна 25 °C, конечная температура t2 равна 80 °C, а удельная теплоемкость воды c составляет 4200 Дж/кг*К. Найдите работу тока A, полученное количество теплоты Q и КПД нагревателя η. В ответе укажите значения A, Q и η.