Якій напрузі підключено електричний нагрівник? Яка сила струму через нього протікає? Як швидко він нагріває 1,5 літра

Тема урока: Электрический нагреватель
Описание:

Для определения напряжения, силы тока, скорости нагревания воды, используемой температуры, расчета энергозатрат и КПД нагревателя, нам необходимо иметь некоторые известные величины и использовать соответствующие формулы.

1. Напряжение, подключенное к нагревателю, измеряется в вольтах (V) и обозначается символом U. Для определения напряжения необходимы дополнительные данные или контекст, такие как характеристики источника питания.

2. Сила тока, протекающая через нагреватель, измеряется в амперах (A) и обозначается символом I. Для определения силы тока можно использовать закон Ома: I = U / R, где R - сопротивление нагревателя. Для расчетов необходимо знать сопротивление.

3. Скорость нагревания воды зависит от мощности нагревателя и количества используемой воды. Здесь необходима информация о мощности нагревателя, выраженной в ваттах (W), и объеме воды, измеренном в литрах (l). Скорость нагревания может быть определена с помощью следующей формулы: Q = (P * t) / (m * c), где Q - количество теплоты (энергии), необходимое для нагревания, t - время нагревания, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды.

4. Для осуществления расчета энергозатрат необходимо иметь данные о затраченной мощности нагревателя и времени его работы. Расход энергии (E) определяется по формуле: E = P * t, где E измеряется в джоулях (J), P - мощность нагревателя, t - время его работы.

5. КПД (Коэффициент полезного действия) нагревателя определяет, насколько эффективно нагреватель превращает электрическую энергию в тепло. КПД можно рассчитать по формуле: η = (Q / E) * 100%.

Доп. материал:
Дано:
- Напряжение нагревателя: 220 В
- Сила тока через нагреватель: 5 А
- Объем воды: 1,5 л
- Температура воды до нагрева: 20°C
- Температура, до которой нужно нагреть воду: 80°C
- Мощность нагревателя: 1000 Вт
- Время работы нагревателя: 10 мин

1. Для определения напряжения, силы тока и КПД нагревателя можно использовать данные, даные в задаче.
2. Расчет скорости нагревания воды:
Масса воды (m) = 1,5 кг (1 л = 1 кг)
Удельная теплоемкость воды (c) = 4,186 Дж/(г°C)
Q = (P * t) / (m * c) = (1000 Вт * 10 мин * 60 сек/мин) / (1,5 кг * 4,186 Дж/(г°C))

3. Расчет энергозатрат и КПД нагревателя:
E = P * t = 1000 Вт * 10 мин * 60 сек/мин
η = (Q / E) * 100%

Совет: Важно учитывать единицы измерения при выполнении расчетов и следить за точностью вычислений, округляя и приводя результаты к нужному количеству знаков после запятой.

Задание: При напряжении 220 В и силе тока 4 А, нагреватель нагревает 2 литра воды с начальной температурой 15°C до 75°C за 5 минут. Какой КПД у нагревателя и сколько энергии было затрачено в процессе нагревания?