На сколько градусов возрастает температура воды в калориметре за 5 минут, если в него помещена спираль сопротивлением

Тема вопроса: Закон Джоуля-Ленца

Пояснение: Для решения данной задачи нам понадобится использовать закон Джоуля-Ленца. Этот закон устанавливает зависимость между мощностью, сопротивлением и током в электрической цепи.

Закон Джоуля-Ленца гласит, что мощность, выделяющаяся в проводнике сопротивлением R и протекающим током I, равна произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника: P = I^2 * R.

В данной задаче нам дана сила тока, равная 2.5 ампера, и сопротивление спирали, равное 5 ом. Мы должны найти изменение температуры воды в калориметре за 5 минут.

Для этого мы можем использовать формулу для изменения теплоты (Q), связанную с изменением температуры (ΔT) и мощностью (P), полученной из закона Джоуля-Ленца: Q = P * t.

Известно, что мощность равна P = I^2 * R = 2.5^2 * 5 = 31.25 Вт (ватт).

Теперь мы можем вычислить изменение теплоты: Q = P * t = 31.25 * 5 = 156.25 Дж (джоулей).

Из закона сохранения энергии известно, что изменение теплоты (Q) равно изменению энергии тела: ΔE = Q = m * c * ΔT, где m - масса тела, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Учитывая, что масса воды и удельная теплоемкость остаются постоянными, мы можем записать ΔE = Q = m * c * ΔT, а затем найти изменение температуры ΔT.

Таким образом, ΔT = Q / (m * c).

Применяя данную формулу к нашей задаче, решим требуемое значение изменения температуры.

Доп. материал:
Пусть масса воды составляет 500 грамм, а удельная теплоемкость воды (c) равна 4.18 Дж/г°C. Тогда ΔT = 156.25 / (500 * 4.18) = 0.074 °C.

Совет:
Для лучшего понимания данной темы рекомендуется ознакомиться с основными законами электричества и законами сохранения энергии. Изучение электрических цепей и расчетов, связанных с ними, также будет полезным для этой и других подобных задач.

Задача для проверки:
Допустим, что вместо спирали в калориметре помещена лампочка с сопротивлением 10 Ом и силой тока 0.5 А. Найдите, на сколько градусов возрастет температура воды в калориметре за 10 минут при таких условиях. Величина удельной теплоемкости воды: 4.18 Дж/г°C.