Дано:
Сила тока (I) = 2 A
Время (t) = 10 минут = 600 секунд
Масса воды (m) = 2 кг = 2000 г
Начальная температура (t₁) = 20°C = 293K
Конечная температура (t₂) = 60°C = 333K
КПД (η) = 80% = 0,8
Найти:
Напряжение
Решение:
Сначала найдем количество переданной теплоты:
Q = m * c * Δt, где
c - удельная теплоемкость воды (примем за 4200 Дж/кг·K),
Δt - изменение температуры.
Δt = t₂ - t₁ = 333K - 293K = 40K
Q = 2000 г * 4200 Дж/кг·K * 40K = 336 000 000 Дж
Далее найдем мощность:
P = Q / t
P = 336 000 000 Дж / 600 с = 560 000 Вт = 560 кВт
Используем формулу для КПД:
η = Pэ / P,
где Pэ - выходная мощность,
P - потребляемая мощность.
Pэ = η * P = 0,8 * 560 кВт = 448 кВт
Теперь найдем напряжение:
U = P / I
U = 448 кВт / 2 A = 224 В
Ответ:
Напряжение, под которым находится кипятильник, составляет 224 В.