Дано:
Масса воды (m) = 1 кг
ЭДС источника тока (E) = 120 В
Внутреннее сопротивление источника тока (r) = 4 Ом
Сопротивление спирали электрочайника (R) = 44 Ом
КПД чайника = 80%
Изменение температуры воды (∆T) = 44 K
Найти:
Промежуток времени, за который вода в чайнике нагревается.
Решение:
Сначала найдем потребляемую мощность чайника. Потребляемая мощность может быть рассчитана по формуле:
P = (E^2 * R) / (R + r)^2
Подставим известные значения и вычислим потребляемую мощность:
P = (120^2 * 44) / (44 + 4)^2 ≈ 1188 Вт
Далее вычислим количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
Q = m * c * ∆T,
где c - удельная теплоемкость воды (примерно 4200 Дж/кг·K)
Подставим известные значения и вычислим количество теплоты:
Q = 1 кг * 4200 Дж/кг·K * 44 K = 184800 Дж
Теперь расчитаем время нагрева, используя КПД:
КПД = (выходная мощность) / (входная мощность)
Выходная мощность = Q / t, где t - время
Подставим известные значения и выразим время:
0.8 = 184800 / t * 1188,
t ≈ 184800 / (0.8 * 1188) ≈ 196 секунд
Ответ:
Вода в чайнике нагревается на примерно 196 секунд при изменении температуры на 44 К.