Дано:
Начальная температура воды T1 = 20 °C
Конечная температура воды T2 = 100 °C (температура кипения воды)
Объем воды V = 2 л = 0.002 м³
Напряжение U = 220 В
Сопротивление спирали R = 22 Ом
Найти:
Время, которое потребуется для закипания воды.
Решение:
Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды с начальной температурой до температуры кипения, используя формулу:
Q = mcΔT,
где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
Для воды удельная теплоемкость c ≈ 4186 Дж/(кг*°C), а для перевода объема воды в массу воды можно воспользоваться плотностью воды ρ = 1000 кг/м³.
Масса воды m = V * ρ = 0.002 м³ * 1000 кг/м³ = 2 кг.
ΔT = T2 - T1 = 100 °C - 20 °C = 80 °C.
Q = 2 кг * 4186 Дж/(кг*°C) * 80 °C = 669760 Дж.
Затем найдем силу тока, используя закон Ома: I = U / R, где U - напряжение, R - сопротивление.
I = 220 В / 22 Ом = 10 A.
Далее найдем мощность электроплитки, используя формулу: P = UI, где U - напряжение, I - сила тока.
P = 220 В * 10 A = 2200 Вт.
Тепловая мощность, выделяющаяся в спирали, будет равна мощности электроплитки.
Наконец, используем формулу для количества теплоты, выделяющегося за время t: Q = Pt, чтобы найти время:
t = Q / P = 669760 Дж / 2200 Вт ≈ 304 секунды ≈ 5.07 минут.
Ответ:
На закипание 2 литров воды при использовании электроплитки, питаемой от сети 220 В и имеющей сопротивление спирали нагревания 22 Ом, потребуется примерно 5.07 минут.