При подключении в сеть напряжением 220 В, сопротивление спирали электрической печи, в которой нагревают 10 кг стальных

Предмет вопроса: Передача тепла и изменение температуры

Объяснение: При решении такой задачи необходимо использовать формулу для вычисления количества тепла, переданного от нагревательного элемента к массе нагреваемых деталей. Для этого используется уравнение:

Q = mcΔT,

где Q - количество переданного тепла, m - масса нагреваемых деталей (в данном случае равно 10 кг), c - удельная теплоемкость стали (примем равным 500 Дж/кг∙°C), ΔT - изменение температуры.

Также учитываем, что эффективность передачи тепла составляет 30%, что означает, что только 30% от выделяемой электрической энергии преобразуется в тепло.

Для расчета количества выделенной тепловой энергии используем формулу:

E = PΔt,

где E - энергия, P - мощность, Δt - время (в данном случае 20 минут или 1200 секунд). Мощность P вычисляется по формуле:

P = U^2 / R,

где U - напряжение (220 В), R - сопротивление нагревательного элемента (10 Ом).

Подставив все значения в формулы и решив их, можно найти изменение температуры нагреваемых стальных деталей за 20 минут.

Доп. материал:
Задача: При подключении в сеть напряжением 220 В, сопротивление спирали электрической печи, в которой нагревают 10 кг стальных деталей, составляет 10 Ом. Если предположить, что эффективность передачи тепла (КПД) составляет 30%, то как будет изменяться температура деталей за 20 минут нагрева, если они изначально имели температуру 20°C?

Решение:
1. Вычисляем мощность теплоизлучателя:
P = U^2 / R = 220^2 / 10 = 4840 Вт.

2. Вычисляем количество переданной энергии:
E = PΔt = 4840 * 1200 = 5808000 Дж.

3. Вычисляем количество переданного тепла:
Q = E * КПД = 5808000 * 0.3 = 1742400 Дж.

4. Вычисляем изменение температуры:
Q = mcΔT => ΔT = Q / (mc) = 1742400 / (10 * 500) = 348.48 °C.

Таким образом, температура деталей увеличится на 348.48 °C за 20 минут нагрева.

Совет: При решении задач по теплопередаче рекомендуется внимательно читать условие задачи и выделять основные данные, такие как масса, сопротивление, время, начальная температура и КПД. Затем, используя соответствующие формулы, последовательно решать задачу, не забывая указать единицы измерения и округлять результаты, если это требуется.

Дополнительное задание:
При подключении в сеть напряжением 220 В, сопротивление спирали электрической печи, в которой нагревают 5 кг алюминиевых деталей, составляет 20 Ом. Если предположить, что эффективность передачи тепла (КПД) составляет 40%, то как будет изменяться температура деталей за 15 минут нагрева, если они изначально имели температуру 25°C? Удельная теплоемкость алюминия примем равной 900 Дж/кг∙°C.