Дано:
Напряжение (U) = 220 В
Время нагревания воды (t) = 10 мин = 600 с
Объем воды (V) = 1.2 л = 0.0012 м³
КПД плитки (η) = 80% = 0.8
Удельное сопротивление вольфрама (ρ) = 5 * 10^-2 Омм²/м
Найти:
1) Количество теплоты, затрачиваемое на нагревание воды
2) Количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока
3) Сопротивление плиты
4) Длину спирали плиты
Решение:
1) Количество теплоты, затрачиваемое на нагревание воды можно найти по формуле:
Q_нагрев = c * m * ΔT
где c - удельная теплоемкость воды, m - масса воды, ΔT - изменение температуры.
ΔT = 100 °C - 12 °C = 88 °C
m = V * ρ_воды = 0.0012 м³ * 1000 кг/м³ = 1.2 кг
Q_нагрев = 4186 Дж/кг°C * 1.2 кг * 88 °C = 438547.2 Дж ≈ 438.55 кДж
2) Количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока:
Q = U^2 * t / η = 220 В * 220 В * 600 с / 0.8 = 363000 Дж = 363 кДж
3) Сопротивление плиты:
R = U^2 / P = 220 В * 220 В / (363 кДж / 600 с) = 133.33 Ом
4) Длина спирали плиты:
L = sqrt(R * A / ρ) = sqrt(133.33 Ом * 5 * 10^-2 м² / 5 * 10^-7 Омм²/м) ≈ 115.47 м
Ответ:
1) Количество теплоты, затрачиваемое на нагревание воды составляет примерно 438.55 кДж.
2) Количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока равно примерно 363 кДж.
3) Сопротивление плиты составляет около 133.33 Ом.
4) Длина спирали плиты примерно 115.47 метров.