Яка буде кількість води, що випарується, якщо резистор електричного кип ятильника має опір 160 ом, його підключають
Яка буде кількість води, що випарується, якщо резистор електричного кип"ятильника має опір 160 ом, його підключають до посудини з 0,5 літрами води при 20 градусах Цельсія й напругою в колі дорівнює 220 вольтам, а після 20 хвилин його вимикають, враховуючи, що коефіцієнт корисної дії електричного кип"ятильника становить 80 відсотків?
29.11.2023 19:52
Написать свой ответ:
Пояснення:
Для розрахунку кількості випаровуваної води від електричного кип"ятильника потрібно врахувати кількість витраченої електроенергії, теплові втрати та коефіцієнт корисної дії при підігріванні води.
Кількість витраченої електроенергії можна розрахувати за формулою: E = P * t, де P - потужність пристрою, та t - час роботи. Відомо, що потужність можна розрахувати за формулою: P = U^2 / R, де U - напруга в колі, а R - опір резистора.
Далі, не всі витрачені електроенергію перетворюється на тепло, тому потрібно врахувати коефіцієнт корисної дії електричного кип"ятильника. Змінна "Корисна енергія" буде дорівнювати: Корисна енергія = P * t * К, де К - коефіцієнт корисної дії (у відсотках).
Теплові втрати визначаються як різниця між витраченою електроенергією та корисною енергією, тобто Теплові втрати = Витрачена енергія - Корисна енергія.
Кількість випарованої води можна визначити за формулою: m = Q / (c * Δt), де Q - отримана енергія, c - специфічна теплоємність речовини (води), Δt - зміна температури.
Приклад використання:
Дано:
- Опір резистора (R) = 160 ом
- Напруга в колі (U) = 220 В
- Час роботи (t) = 20 хвилин = 20 * 60 секунд
Розв"язок:
1. Розрахуємо потужність (P):
P = U^2 / R
P = 220^2 / 160
P ≈ 302.5 Вт
2. Розрахуємо витрачену електроенергію (E):
E = P * t
E = 302.5 * 20 * 60
E = 363,000 Дж
3. Врахуємо коефіцієнт корисної дії (К):
К = 80%
4. Розрахуємо корисну енергію (Корисна енергія):
Корисна енергія = E * К
Корисна енергія = 363,000 * 0.8
Корисна енергія = 290,400 Дж
5. Розрахуємо теплові втрати (Теплові втрати):
Теплові втрати = E - Корисна енергія
Теплові втрати = 363,000 - 290,400
Теплові втрати = 72,600 Дж
6. Введемо інші дані:
- Об"єм води (V) = 0.5 літра = 0.5 кг (1 літр води має масу 1 кг)
- Початкова температура води (t1) = 20 °C
- Кінцева температура води (t2) = 100 °C (температура кипіння води)
7. Розрахуємо зміну температури (Δt):
Δt = t2 - t1
Δt = 100 - 20
Δt = 80 °C
8. Розрахуємо кількість випарованої води (m):
m = Теплові втрати / (c * Δt)
m = 72,600 / (4.18 * 80)
m ≈ 218.67 г
Рекомендація:
Щоб легше зрозуміти тему, рекомендую ознайомитися з поняттями електричної потужності, опору, коефіцієнта корисної дії та специфічної теплоємності речовини (води). Також розгляньте приклади розв"язання подібних задач.
Вправа:
В якому випадку кількість випарування води зменшиться: коли збільшити опір резистора або зменшити напругу в колі? Виправдайте свою відповідь.
Инструкция:
Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать законы электричества и теплообмена.
Сначала нам нужно найти мощность электрического кипятильника, используя формулу P = U^2 / R, где P - мощность, U - напряжение, R - сопротивление. Подставляя значения, получаем P = (220^2) / 160 = 303.125 Вт.
Затем мы можем найти количество теплоты, выделяющейся в кипятильнике за 20 минут, используя формулу Q = P * t, где Q - количество теплоты, P - мощность, t - время в секундах. Переведем время в секунды: 20 минут = 20 * 60 = 1200 секунд. Подставляя значения, получаем Q = 303.125 * 1200 = 363750 Дж.
Затем мы можем найти количество воды, испарившейся из посудины, используя формулу m = Q / (c * ΔT), где m - масса воды, Q - количество теплоты, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
Удельная теплоемкость воды составляет приблизительно 4,186 Дж/(г*°C), а изменение температуры равно 100 градусов (100 - 20). Подставляя значения, получаем m = 363750 / (4.186 * 100) = 870.32 г.
Таким образом, количество воды, испарившейся из посудины, составляет примерно 870 граммов.
Дополнительный материал:
Задача: Какое количество воды испарится, если резистор электрического кипятильника имеет сопротивление 120 ом, его подключают к посудине с 0,6 литрами воды при 25 градусах Цельсия и напряжении в цепи равно 240 вольтам, а через 30 минут его выключают, учитывая, что коэффициент полезного действия электрического кипятильника составляет 75 процентов?
Совет:
Для успешного решения задачи, внимательно читайте условие и используйте соответствующие формулы для расчетов. Отметьте все данные и преобразуйте их в правильные единицы измерения при необходимости.