Дано:
Масса воды (m) = 1,5 кг = 1,5 кг = 1500 г
Время нагрева (t) = 5 мин = 5 * 60 с = 300 с
Сопротивление кипятильника (R) = 7 Ом
Напряжение источника (V) = 42 В
Начальная температура воды (T₁) = 30°C = 303 К
Найти:
Конечная температура воды (T₂)
Решение:
Электрическая мощность, выделяемая в кипятильнике, определяется как:
P = V^2 / R
Подставим известные значения:
P = (42 В)^2 / 7 Ом = 176 Вт
Энергия, выделяемая за время нагрева:
E = P * t
Подставим значения:
E = 176 Вт * 300 с = 52800 Дж
Тепло, полученное водой:
Q = mcΔT
Где:
m - масса воды,
c - удельная теплоёмкость воды (приблизительно 4,18 Дж/(г°C)),
ΔT - изменение температуры.
Масса воды: 1500 г
Удельная теплоёмкость воды: 4,18 Дж/(г°C)
Изменение температуры: ΔT = T₂ - T₁
Подставим известные значения в уравнение и решим относительно T₂:
Q = 1500 г * 4,18 Дж/(г°C) * (T₂ - 303 К)
Раскроем скобки и найдем T₂:
52800 Дж = 6270 * (T₂ - 303)
T₂ - 303 = 52800 Дж / 6270
T₂ - 303 = 8,42
T₂ = 311,42 К
Ответ:
Конечная температура воды составляет 311,42 К.