. Две спирали электроплитки по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время на этой плитке закипит вода массой 0,5 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300г, если их начальная температура составляла 20°С? Потерями энергии на нагревание воздуха пренебречь. ( удельная теплоемкость воды = 4200 Дж/кг·°С, удельная теплоемкость алюминия = 920 Дж/кг·°С)

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды и кастрюли с их начальной температурой до точки кипения:

Q = m1c1(t2-t1) + m2c2(t2-t1),

где Q - количество теплоты, m1 и m2 - массы воды и кастрюли соответственно, c1 и c2 - удельные теплоемкости воды и алюминия, t1 и t2 - начальная и конечная температуры.

Подставим известные данные: m1 = 0,5 кг, c1 = 4200 Дж/кг·°С, m2 = 0,3 кг, c2 = 920 Дж/кг·°С, t1 = 20°С, t2 = 100°С.

Q = 0,54200(100-20) + 0,3920(100-20) = 157800 Дж.

Для дальнейших расчетов найдем мощность нагревающей спирали:

P = U^2 / R,

где P - мощность, U - напряжение, R - суммарное сопротивление спиралей.

Поскольку спирали соединены последовательно, их сопротивление складывается, так что R = 10 + 10 = 20 Ом.

P = 220^2 / 20 = 2420 Вт.

Теперь найдем время, за которое закипит вода на плитке:

Q = Pt,

t = Q / P = 157800 / 2420 = 65 секунд.

Итак, на этой плитке вода закипит через 65 секунд.