. Количество теплоты, необходимое для нагревания 2,2 кг воды с 10 °С до 100 °С, равна
.
Это количество теплоты должно выделиться на нагревателе с КПД за t=20 минут = 1200 секунд:
.
Приравнивая эти выражения, получаем мощность нагревателя:
Вт.
Мощность нагревателя также равна , откуда
и
А.
ответ: 7.
2. При последовательном соединении сопротивление спиралей равно 3R, где R – сопротивление одной спирали. Следовательно, при напряжении U за время t1 на этих спиралях выделится количество теплоты, равное
.
При параллельном соединении, каждая спираль подключена к напряжению U, и за время t2 выделится количество теплоты
.
Приравнивая эти величины, получаем:
,
следовательно,
минуты.
c1 = 2100 Дж/кг°с
m2 = 300 г
с2 = 540 Дж/кг°с
t2 = 100°c
t3 = 20°c
t3 - t1 -?
500 г = 0,5 кг
300 г = 0,3 кг
Раз гирька остыла до 20 градусов, значит и керосин нагрелся до 20 градусов, то есть до t3.
Для чугуна имеем:
Q2 = m2×c2×(t3-t2)
Для керосина:
Q1 = m1×c1×(t3-t1)
Уравнение теплового баланса:
Q1 + Q2 = 0
m1×c1×(t3-t1) + m2×c2×(t3-t2) = 0
t3 - t1 = -m2×c2×(t3-t2) / (m1×c1)
t3 - t1 = - 0,3 кг × 540 Дж/кг°с × (20°с - 100°с) / (2100 Дж/кг°с × 0,5 кг) ≈ 12,3°с
ответ: керосин нагрелся примерно на 12,3 градуса. (То есть его начальная температура t1 была около 7,7 градусов)