Question

В сосуд наливают воду при комнатной температуре. В воду погружают нагревательные элементы с сопротивлениями R1 и R2, подключённые к источнику постоянного напряжения так, как показано на рис. а. Оставив ключ К в положении 1, доводят воду до кипения. Затем кипяток выливают, сосуд охлаждают до комнатной температуры, вновь наполняют таким же количеством воды при комнатной температуре и, повернув ключ К в положение 2 (рис. б), повторяют опыт. Напряжение источника в опытах одинаково. Опираясь на законы электродинамики и молекулярной физики, объясните, в каком из приведённых опытов вода закипит быстрее.

Answer 1

При анализе процесса закипания воды в сосуде с нагревательными элементами необходимо учитывать, что скорость нагрева жидкости зависит от величины теплового потока из нагревательных элементов в жидкость.
Сопротивление нагревательных элементов R1 и R2 влияет на мощность, выделяемую в виде тепла, и соответственно на скорость нагрева воды.

Если сопротивление R1 больше, чем R2, то при подаче одинакового напряжения на оба нагревательных элемента, мощность, выделяемая в виде тепла, будет больше для R2. Это приведет к более быстрому нагреву воды и, следовательно, к более быстрому закипанию воды в опыте, где используется нагревательный элемент с меньшим сопротивлением R2.

Таким образом, в опыте с нагревательным элементом R2 вода закипит быстрее.