Визначте опір нагрівника, за до якого можна за 10 хв довести до кипіння 2 кг води, взятої за температури 10ºС. Напруга в мережі дорівнює 220 В, ККД нагрівника !!
Для решения данной задачи, мы можем использовать уравнение теплового баланса.
Мощность, необходимая для нагревания воды до кипения, может быть вычислена с следующего уравнения:
P = (m * c * ΔT) / t,
где P - мощность (опор ваттах),
m - масса воды (килограммах),
c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г*°C),
ΔT - изменение температуры (в данном случае от 10°C до 100°C, то есть 90°C),
t - время нагревания (10 минут = 600 секунд).
КПД нагревателя (η) составляет 80%, что означает, что только 80% энергии, потребляемой нагревателем, используется для нагревания воды. Поэтому мощность нагревателя (P_n) может быть вычислена как:
P_n = P / η.
Мощность равна произведению напряжения (V) на силу тока (I):
P = V * I.
Таким образом, опор нагревателя (R) можно вычислить, используя формулу:
R = V^2 / P_n.
Итак, давайте вычислим опор нагревателя:
1. Вычислим мощность, необходимую для нагревания воды:
m = 2 кг = 2000 г,
c = 4,186 Дж/г*°C,
ΔT = 90°C,
t = 600 сек.
P = (2000 * 4.186 * 90) / 600 = 1251,6 Вт.
2. Вычислим мощность нагревателя:
η = 80% = 0,8.
P_n = P / η = 1251,6 / 0,8 = 1564,5 Вт.
3. Вычислим опор нагревателя:
V = 220 В.
R = V^2 / P_n = 220^2 / 1564,5 = 30,9 Ом.
Таким образом, опор нагревателя, необходимого для нагревания 2 кг воды до кипения за 10 минут при напряжении 220 В и КПД 80%, составляет около 30,9 Ом.
1880-е гг. — Основы теории хаоса ( А. Пуанкаре ) 1880 — 1881 гг. — Открытие пьезоэлектрического эффекта ( Ж. и П. Кюри) 1881 год — Вакцинация. Метод предохранительных прививок, в частности от сибирской язвы ( Л. Пастер ) 1882 год — Открытие возбудителя туберкулеза ( Р. Кох ) 1883 год — Открытие фагоцитоза ( И. И. Мечников ) 1883 год — Открытие Канторова множества, первый известный фрактал ( Г. Кантор ) 1885 — 1888 гг. — Открытие ридбергского вещества ( И. Бальмер , Й. Ридберг) 1888 год — Доказательство существования электромагнитных волн ( Г. Герц) 1888 год — Открытие жидких кристаллов ( Ф. Рейницер) 1895 год — Открытие рентгеновского излучения ( В. К. Рентген ) 1895 год — Классическая электродинамика в окончательном виде ( Х. Лоренц ) 1896 год — Открытие радиоактивности ( А. А. Беккерель ) 1897 год — Учение о высшей нервной деятельности ( И. П. Павлов ) 1897 год — Открытие электрона ( Дж. Дж. Томсон ) 1897 год — Открытие явления термолюминесценции ( И. Б. Боргман ) [6] 1898 год — Открытие радия ( П. и М. Кюри ) 1899 год — Разделение радиоактивного излучения на компоненты: альфа- , бета- и гамма-излучение ( П. Виллар , Э. Резерфорд ).
В 1895 г. немецкий ученый В. Рентген открыл лучи, которые сейчас носят его имя. Вслед за ним французские ученые А. Беккерель, Пьер и Мария Кюри открыли явление радиоактивного распада, а английский физик Э. Резерфорд установил, что при распаде радиоактивных элементов выделяются альфа, бета и гамма-лучи, а затем он вместе с Содди предложил общую теорию радиоактивности . Мир был потрясен: неделимости атома пришел конец, осталось лишь заглянуть в него и представить себе его строение. Вскоре тем же Резерфордом была предложена, а датчанином Н. Бором уточнена «планетарная» модель атома. Открытие в 1831 г. англичанином М. Фарадеем явления электромагнитной индукции, которое опиралось на исследование датского физика Х. Эрстеда и француза А. Ампера, позволило впоследствии создать Магнитоэлектрическими генераторы и электродвигатели. Их работы заложили основы будущей электротехники. Большим достижением науки XIX в. была выдвинута английским ученым Д. Максвеллом электромагнитная теория света (1865 г.), которая обобщила исследования и теоретические выводы многих физиков разных стран в отраслях электромагнетизма, термодинамики и оптики. Д. Максвелл пришел к мысли о единстве и взаимосвязь электрических и магнитных полей, создал на этой основе теорию электромагнитного поля, согласно которой, возникнув в любой точке пространства, электромагнитное поле распространяться в нем со скоростью, равной скорости света. Таким образом он установил связь световых явлений с электромагнетизмом. Впервые на практике наблюдать распространения электромагнитных волн удалось немецкому физику Г. Герцу. Парадоксально, но он считал, что электромагнитные волны не будут иметь практического применения. А уже через несколько лет А. С. Попов применил их для передачи первой в мире радиограммы. Она состояла всего из двух слов: «Генрих Герц». Дальнейшим шагом в изучении строения материи стало открытие первой элементарной частицы - электрона. В 1878 г. голландский физик Г. Лоренц начал разрабатывать электронную теорию вещества и предоставил теории электромагнетизма совершенного математического вида.
30,9 Ом
Объяснение:
Для решения данной задачи, мы можем использовать уравнение теплового баланса.
Мощность, необходимая для нагревания воды до кипения, может быть вычислена с следующего уравнения:
P = (m * c * ΔT) / t,
где P - мощность (опор ваттах),
m - масса воды (килограммах),
c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г*°C),
ΔT - изменение температуры (в данном случае от 10°C до 100°C, то есть 90°C),
t - время нагревания (10 минут = 600 секунд).
КПД нагревателя (η) составляет 80%, что означает, что только 80% энергии, потребляемой нагревателем, используется для нагревания воды. Поэтому мощность нагревателя (P_n) может быть вычислена как:
P_n = P / η.
Мощность равна произведению напряжения (V) на силу тока (I):
P = V * I.
Таким образом, опор нагревателя (R) можно вычислить, используя формулу:
R = V^2 / P_n.
Итак, давайте вычислим опор нагревателя:
1. Вычислим мощность, необходимую для нагревания воды:
m = 2 кг = 2000 г,
c = 4,186 Дж/г*°C,
ΔT = 90°C,
t = 600 сек.
P = (2000 * 4.186 * 90) / 600 = 1251,6 Вт.
2. Вычислим мощность нагревателя:
η = 80% = 0,8.
P_n = P / η = 1251,6 / 0,8 = 1564,5 Вт.
3. Вычислим опор нагревателя:
V = 220 В.
R = V^2 / P_n = 220^2 / 1564,5 = 30,9 Ом.
Таким образом, опор нагревателя, необходимого для нагревания 2 кг воды до кипения за 10 минут при напряжении 220 В и КПД 80%, составляет около 30,9 Ом.