Дано:
Сопротивление нагревателя (R) = 27.5 Ом
Объем воды (V) = 2.0 л = 0.002 м³
Начальная температура воды (t1) = 12 °C = 285 К
Время нагревания (t) = 10 мин = 600 с
Коэффициент полезного действия нагревателя (η) = 70% = 0.7
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/кг*°C
Плотность воды (ρ) = 1000 кг/м³
Температура кипения воды (tк) = 100 °C = 373 K
Найти:
Силу тока в спирали нагревателя
Решение:
Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения:
Q = m * c * Δt
где
m - масса воды,
c - удельная теплоемкость воды,
Δt - изменение температуры.
Массу воды можно найти, используя ее объем и плотность:
m = V * ρ
m = 0.002 м³ * 1000 кг/м³
m = 2 кг
Δt = tк - t1
Δt = 373 K - 285 K
Δt = 88 K
Q = 2 кг * 4200 Дж/кг*°C * 88 K
Q = 739200 Дж
Поскольку коэффициент полезного действия нагревателя η = 70%, то эффективная передаваемая энергия будет равна:
Qполезная = Q / η
Qполезная = 739200 Дж / 0.7
Qполезная ≈ 1056000 Дж
Теперь можем найти силу тока, используя закон Ома:
U = I * R,
где U - напряжение, протекающее через нагреватель, а R - его сопротивление.
I = U / R
I = Qполезная / (t * R)
I = 1056000 Дж / (600 с * 27.5 Ом)
I ≈ 64 А
Ответ:
Сила тока в спирали нагревателя составляет примерно 64 А.