В електричному чайнику налито 0.5 л води. Початкова температура води 20 °С. Якою є сила струму в нагрівальному елементі, якщо воду було доведено до кипіння за 4 хв. Напруга джерела струму 220 В. ККД чайника 91%. СРОЧНО​

Ответ:

Объяснение:Спочатку необхідно визначити масу води, яка була нагріта. 0.5 л води має масу:

m = V * ρ = 0.5 кг/л * 0.5 л = 0.25 кг

Для підігрівання води до кипіння, необхідно додатково надати воді енергію рівну:

Q1 = m * c * ΔT = 0.25 кг * 4186 Дж/(кг*°C) * (100°C - 20°C) = 83720 Дж

Для нагрівання води до кипіння та перетворення води в пар, необхідно надати додаткову теплову енергію, яка визначається виразом:

Q2 = m * L = 0.25 кг * 2260 кДж/кг = 565 кДж = 565000 Дж

Загальна кількість теплової енергії, необхідної для доведення води до кипіння, буде:

Q = Q1 + Q2 = 83720 Дж + 565000 Дж = 648720 Дж

Так як ККД чайника 91%, то ефективна енергія, яку надає нагрівальний елемент, буде:

W = Q / η = 648720 Дж / 0.91 = 712527.47 Дж

Час нагрівання дорівнює 4 хв, або 240 секунд.

Таким чином, вираз для сили струму в нагрівальному елементі буде:

I = sqrt(W / (R * t)),

де R - опір нагрівального елементу, t - час нагрівання.

За умовою задачі, напруга джерела струму ює 220 В. Тож, для знаходження опору нагрівального елементу необхідно спочатку визначити електричну потужність, яку споживає нагрівальний елемент:

P = W / t = 712527.47 Дж / 240 с = 2973.03 Вт

Тепер можна використати закон Ома, щоб знайти опір нагрівального елементу:

R = V / I = 220 В / (2973.03 Вт / 2) = 0.1472 Ом

Оскільки вихідні дані містять занадто багато значущих цифр, результат можна заокруглити до двох знаків після коми. Отже, сила струму в нагрівальному елементі становить близько 1.48 А.