Решите задачу по физике Маша греет воду для чая в кружке с помощью кипятильника. Жидкость необходимо вскипятить за
10 мин, начальная температура воды равна 20°С, её объём —
200 мл , КПД кипятильника — 60% , напряжение сети, от которой он работает, — 200 В. Какая сила тока должна быть в кипятильнике?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи нам необходимо рассчитать силу тока, необходимую для вскипания воды в заданных условиях.

Определим массу воды (m). Поскольку объём воды составляет 200 мл, а плотность воды примерно 1 г/см³, масса воды будет:
[
m = 200 \, \text{г} = 0.2 \, \text{кг}
]

Определим необходимую энергию (Q) для нагрева воды от 20 °C до 100 °C. Используем формулу:
[
Q = mc\Delta T
]
где:

Подставим значения:
[
Q = 0.2 \, \text{кг} \times 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \times 80 \, °C = 67200 \, \text{Дж}
]

С учетом КПД (η) кипятильника (60% или 0.6) реальная энергия, необходимая для вскипания воды:
[
Q_{\text{реальная}} = \frac{Q}{\eta} = \frac{67200 \, \text{Дж}}{0.6} = 112000 \, \text{Дж}
]

Рассчитаем мощность (P), необходимую для выделения этой энергии за 10 минут. Время в секундах:
[
t = 10 \times 60 = 600 \, \text{с}
]
Мощность вычисляется как:
[
P = \frac{Q_{\text{реальная}}}{t} = \frac{112000 \, \text{Дж}}{600 \, \text{с}} \approx 186.67 \, \text{Вт}
]

Определим силу тока (I), используя закон Ома. Мощность выражается также как:
[
P = U \cdot I
]
где (U) — напряжение сети (200 В). Отсюда:
[
I = \frac{P}{U} = \frac{186.67 \, \text{Вт}}{200 \, \text{В}} \approx 0.9335 \, \text{А}
]

Таким образом, сила тока в кипятильнике должна составлять примерно 0.93 А.