І = 6А
Объяснение:
Работа, выполняемая насосом для поднятия воды:
A = m*g*h; m=v*ρ;
A = v*ρ*g*h, где
A - работа насоса, измеряется в Дж
m - масса воды, в кг
v - объем воды, поднятой насосом, в м3
ρ - плотность воды, ρ=1000 кг/м3
g - коэффициент пропорциональности, g ≈ 10 Н/кг
h - высота подъема воды, м
Работа, выполняемая электродвигателем:
A = U*I*η*t, где
A - работа электродвигателя, Дж
U - напряжение питания двигателя, В
I - ток двигателя, А
η - КПД двигателя
t - время, за которое двигатель выполняет работу, с
A1 = A2;
v*ρ*g*h = U*I*η*t
I = v*ρ*g*h/ U*η*t
v = 18 л = 18*10^(-3) м3 =0.018 м3
η = 75% =75/100=0.75
I = 0.018м3 * 1000кг/м3 * 10Н/кг * 22м / (220В*0.75*4с) = 6 А
N - мощность горелки,
t - искомое время,
Q - затраченное количество теплоты.
Разберемся поэтапно с Q.
На что наша горелка будет затрачивать энергию?
- плавление льда: λ m(л)
- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)
- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)
Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).
Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:
N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,
откуда искомое время t:
t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.
Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):
t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,
t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,
t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,
t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин