Физика. Закон Джоуля - Ленца 1. Никелевая проволока пропускает ток 2 А при напряжении 2 В. Проволоку опустили в керосин объемом 1 л. За какое время керосин в результате этого нагрелся на 1,4 градусов Цельсия?

2. При изготовлении нагревательного прибора использовали никелевую проволоку длиной 6,15 м и площадью поперечного сечения 0,2 мм^2. На какое напряжение рассчитан данный нагреватель, если он способен за 5 минут нагреть 1 л воды с 20 градусов Цельсия до кипения?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения данной задачи используем закон Джоуля-Ленца:

Q = I^2 R t

где Q - количество выделенной теплоты, I - сила тока, R - электрическое сопротивление проволоки, t - время.

Для нахождения выделенной теплоты используем формулу:

Q = C m ΔT

где C - удельная теплоемкость керосина, m - масса керосина, ΔT - изменение температуры.

Сопротивление проволоки можно найти по формуле:

R = U / I

где U - напряжение.

Итак, по условию:

I = 2 A
U = 2 V
V = 1 L = 1 кг
ΔT = 1,4 градуса Цельсия

Сначала найдем сопротивление никелевой проволоки:

R = 2 / 2 = 1 Ом

Теперь найдем количество выделенной теплоты:

Q = I^2 R t
Q = 2^2 1 t
Q = 4t

Теплота, выделяемая проволокой, равна теплоте, получаемой керосином:

4t = C m ΔT
4t = C 1 1,4
4t = 1,4C

t = 0,35C

Таким образом, чтобы керосин нагрелся на 1,4 градуса Цельсия, нужно 0,35 секунды.

Данный нагреватель способен за 5 минут (300 секунд) нагреть 1 л воды (1 кг) на 80 градусов (до кипения). Используем закон Джоуля-Ленца:

Q = I^2 R t

Q = C m ΔT

R = U / I
R = U / (I * A)

где U - искомое напряжение.

Итак, подставляем известные данные:

300 = I^2 R 5
300 = A U / (I A) 5
300 = U / I 5
U = I * 300 / 5
U = 60 I

Таким образом, данный нагреватель должен быть рассчитан на напряжение 60 В.