Номер 57.21, страница 206 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 57. Тепловое действие тока. Глава 7. Электрические явления - номер 57.21, страница 206.

Рис. VII-86

57.21 [1454] Какое количество теплоты выделится в нити накала электрической лампы за 20 с, если при напряжении 5 В сила тока в ней 0,2 А: за 1 мин; за 0,5 ч; за 5 ч?

Дано:

Напряжение, $U = 5$ В
Сила тока, $I = 0,2$ А
Время 1, $t_1 = 20$ с
Время 2, $t_2 = 1$ мин
Время 3, $t_3 = 0,5$ ч
Время 4, $t_4 = 5$ ч

$t_2 = 1 \text{ мин} = 60 \text{ с}$
$t_3 = 0,5 \text{ ч} = 0,5 \cdot 3600 \text{ с} = 1800 \text{ с}$
$t_4 = 5 \text{ ч} = 5 \cdot 3600 \text{ с} = 18000 \text{ с}$

Найти:

Количество теплоты $Q_1, Q_2, Q_3, Q_4$ - ?

Решение:

Для определения количества теплоты $Q$, которое выделяется в нити накала электрической лампы, используется закон Джоуля-Ленца. Согласно этому закону, количество теплоты равно работе электрического тока и вычисляется по формуле:

$Q = U \cdot I \cdot t$

где $U$ — напряжение (в Вольтах), $I$ — сила тока (в Амперах), а $t$ — время прохождения тока (в секундах). Результат вычислений будет в Джоулях (Дж).

Рассчитаем количество теплоты для каждого из указанных промежутков времени.

за 20 с

Время $t_1 = 20$ с. Подставляем значения в формулу:

$Q_1 = 5 \text{ В} \cdot 0,2 \text{ А} \cdot 20 \text{ с} = 20 \text{ Дж}$

Ответ: за 20 с в нити накала выделится 20 Дж теплоты.

за 1 мин

Время $t_2 = 1 \text{ мин} = 60 \text{ с}$. Подставляем значения в формулу:

$Q_2 = 5 \text{ В} \cdot 0,2 \text{ А} \cdot 60 \text{ с} = 60 \text{ Дж}$

Ответ: за 1 мин в нити накала выделится 60 Дж теплоты.

за 0,5 ч

Время $t_3 = 0,5 \text{ ч} = 1800 \text{ с}$. Подставляем значения в формулу:

$Q_3 = 5 \text{ В} \cdot 0,2 \text{ А} \cdot 1800 \text{ с} = 1800 \text{ Дж}$

Поскольку 1 кДж = 1000 Дж, можно выразить ответ в килоджоулях: $1800 \text{ Дж} = 1,8 \text{ кДж}$.

Ответ: за 0,5 ч в нити накала выделится 1800 Дж (1,8 кДж) теплоты.

за 5 ч

Время $t_4 = 5 \text{ ч} = 18000 \text{ с}$. Подставляем значения в формулу:

$Q_4 = 5 \text{ В} \cdot 0,2 \text{ А} \cdot 18000 \text{ с} = 18000 \text{ Дж}$

Выразим ответ в килоджоулях: $18000 \text{ Дж} = 18 \text{ кДж}$.

Ответ: за 5 ч в нити накала выделится 18000 Дж (18 кДж) теплоты.