Питома теплоємність і нагрівання свинцевого запобіжника
За який проміжок часу нагріється свинцевий запобіжник до своєї температури плавлення, якщо його початкова температура
За який проміжок часу нагріється свинцевий запобіжник до своєї температури плавлення, якщо його початкова температура становить 27 °С, маса - 5 г, а під час короткого замикання в мережі з напругою 220 В виникає струм із силою 100 А? Відомо, що питома теплоємність свинцю дорівнює 140 Дж/(кг × °С), а його температура плавлення - 327 °С.
13.12.2023 23:18
Написать свой ответ:
Описание: Чтобы решить эту задачу, нам нужно использовать формулу для расчета тепловой энергии, выраженной через питомую теплоемкость, массу и разность температур.
Формула тепловой энергии: Q = mcΔt
где:
Q - тепловая энергия
m - масса тела
c - питомая теплоемкость вещества
Δt - изменение температуры
В нашем случае:
m = 5 г
c = 140 Дж/(кг × °С)
Δt - неизвестно
Также нам дана информация о начальной температуре (27 °C) и напряжении в сети (220 В), что позволяет нам найти силу тока в цепи.
Формула для расчета силы тока:
I = P/V
где:
I - сила тока (Ампер)
P - мощность (Ватт)
V - напряжение (Вольт)
Мощность можно найти, используя формулу:
P = IV
Зная силу тока (100 A) и напряжение (220 В), мы можем найти мощность и использовать ее в формуле для расчета тепловой энергии.
Поэтому, чтобы решить задачу, мы должны:
1. Рассчитать мощность (P = IV)
2. Рассчитать тепловую энергию при коротком замыкании (Q = mcΔt)
3. Найти изменение температуры с помощью найденной тепловой энергии и питомой теплоемкости (Δt = Q / (mc))
4. Найти промежуток времени, за которое нагреется запобіжник, используя известную массу, питомую теплоемкость и найденное изменение температуры.
Пример:
Задано следующие значения:
m = 5 г
c = 140 Дж/(кг × °С)
T1 = 27 °C
V = 220 В
I = 100 A
Найдем мощность:
P = IV = (220 В) × (100 A) = 22000 Вт
Теперь найдем тепловую энергию:
Q = mcΔt
Подставим известные значения:
22000 Вт = (5 г) × (140 Дж/(кг × °С)) × Δt
Теперь найдем изменение температуры:
Δt = Q / (mc) = (22000 Вт) / ((5 г) × (140 Дж/(кг × °С)))
Теперь, зная изменение температуры, можно определить промежуток времени, за который нагреется свинцевый запобіжник.
Совет: Для лучшего понимания материала по питомой теплоемкости и нагреванию свинцевых тел рекомендуется изучить теорию о теплообмене, законы термодинамики и принципы работы электрических цепей.
Закрепляющее упражнение:
Свинцовый брусок массой 200 г начинает нагреваться от температуры 20 °C. Найдите количество теплоты, необходимое для нагревания его до 80 °C, если питомая теплоемкость свинца составляет 130 Дж/(кг × °C).