За сколько времени можно вскипятить 1,4 литра воды в электрическом самоваре с сопротивлением спирали 36 Ом и

Тема урока: Кипяток в электрическом самоваре.

Разъяснение: Чтобы решить эту задачу, нам понадобится использовать закон Джоуля-Ленца, который говорит о том, что мощность, выделяемая на нагревание проводника, равна произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени: P = I^2 * R * t.

Мощность, выделяемая нагревательным элементом самовара, зависит от начальной температуры воды, поэтому мы учитываем КПД. КПД (коэффициент полезного действия) - это отношение мощности, которая используется полезно, к общей мощности, потраченной на нагревание.

Сначала найдем общую мощность, потраченную на нагревание воды: P_общ = P_полезн / КПД.

Мощность, используемая полезно, рассчитывается по формуле: P_полезн = I^2 * R.

Мощность равна работе, выполненной за определенное время. Работа рассчитывается по формуле: W = P * t.

Теперь мы можем использовать понятие работы, чтобы рассчитать время, необходимое для вскипятить 1,4 литра воды.

Пример:
Задача: За сколько времени можно вскипятить 1,4 литра воды в электрическом самоваре с сопротивлением спирали 36 Ом и КПД 80%, если начальная температура воды составляет 23°?

Решение:
1. Рассчитаем мощность, используемую полезно, для нагревания воды:
P_полезн = I^2 * R = U^2 / R, где U - напряжение. Для простоты, допустим, что U = 220 В (стандартное напряжение в сети).
P_полезн = (220^2) / 36 = 1333.33 Вт.

2. Рассчитаем общую мощность, потраченную на нагревание воды:
P_общ = P_полезн / КПД = 1333.33 / 0.8 = 1666.67 Вт.

3. Рассчитаем работу, выполненную нагревательным элементом самовара:
W = P_общ * t, где t - время.
1666.67 * t = 1.4 кг * (1000 г / 1 кг) * (4.18 Дж/г*°C) * (100 - 23)°C.
1666.67 * t = 1.4 * 1000 * 4.18 * 77.
1666.67 * t = 425,600.

4. Решим уравнение для t:
t = 425,600 / 1666.67 = 255.36 секунд.

Ответ: 1,4 литра воды вскипятятся в электрическом самоваре за примерно 255.36 секунд.

Совет: При решении задач, связанных с электрическими цепями и нагреванием, важно правильно использовать формулы и переводить единицы измерения. Также помните о КПД и учитывайте его при расчетах мощности.

Дополнительное упражнение: За сколько времени вскипятится 2 литра воды в электрическом чайнике мощностью 1500 Вт и сопротивлением спирали 25 Ом, если начальная температура воды составляет 20°? (КПД чайника равен 90%).

Тема: Расчет времени вскипячения воды в электрическом самоваре.

Пояснение: Для расчета времени вскипячения воды в электрическом самоваре нам понадобятся данные о мощности нагревательного элемента, сопротивлении нагревательной спирали и КПД самовара.

По формуле мощности электрического тока можно найти мощность нагревательной спирали:

P = U^2 / R,

где P - мощность, U - напряжение, R - сопротивление.

Далее, мы узнали мощность нагрева, и теперь можем определить количество теплоты, необходимое для вскипания воды:

Q = m * C * ∆T,

где Q - количество теплоты, m - масса воды, C - удельная теплоемкость воды, ∆T - изменение температуры.

Мы знаем, что ∆T = T - T0, где T - конечная температура (100°), T0 - начальная температура (23°).

Теперь мы можем найти время вскипания воды, используя такую формулу:

t = Q / P,

где t - время вскипания, Q - количество теплоты, P - мощность нагрева.

В данной задаче нам также дана масса воды (1,4 литра), сопротивление спирали (36 Ом) и коэффициент полезного действия (80%), позволяющий учесть потери энергии в самоваре.

Например:
Мы имеем:
Масса воды, m = 1,4 литра,
Сопротивление спирали, R = 36 Ом,
КПД самовара, η = 80%,
Начальная температура воды, T0 = 23°.

Совет: Чтобы лучше понять эту тему, полезно изучить основные формулы и понятия в области электрического теплового решения и теплообмена.

Закрепляющее упражнение: Если мощность нагревательной спирали удвоится, а сопротивление останется неизменным, как это повлияет на время вскипания воды?