Номер 1207, страница 131 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Электрические явления. 45. Работа и мощность электрического тока. Единицы работы электрического тока. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля—Ленца. Конденсатор* - номер 1207, страница 131.

Решение.

Дано:

Объем воды, $V = 2$ л

Начальная температура воды, $t_1 = 20$ °C

Конечная температура воды (температура кипения), $t_2 = 100$ °C

Время нагрева, $\tau = 10$ мин

Напряжение в сети, $U = 120$ В

Удельная теплоемкость воды, $c = 4200$ Дж/(кг·°C)

Плотность воды, $\rho = 1000$ кг/м³

Перевод в систему СИ:

$V = 2 \text{ л} = 2 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3$

$\tau = 10 \text{ мин} = 10 \cdot 60 \text{ с} = 600 \text{ с}$

Найти:

Силу тока $\text{I}$

Решение:

1. Для того чтобы найти количество теплоты, необходимое для нагрева воды, сначала вычислим массу воды $\text{m}$, зная ее объем $\text{V}$ и плотность $\rho$:

$m = \rho \cdot V$

$m = 1000 \text{ кг/м}^3 \cdot 2 \cdot 10^{-3} \text{ м}^3 = 2 \text{ кг}$

2. Теперь рассчитаем количество теплоты $\text{Q}$, которое получила вода при нагревании от температуры $t_1$ до температуры кипения $t_2$, по формуле:

$Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

$Q = 4200 \ \mathrm{Дж/(кг\cdot °C)} \cdot 2 \text{ кг} \cdot (100 \text{ °C} - 20 \text{ °C}) = 4200 \cdot 2 \cdot 80 = 672000 \text{ Дж}$

3. Работа электрического тока $\text{A}$, которую совершает нагреватель чайника, вычисляется по формуле:

$A = U \cdot I \cdot \tau$

4. Будем считать, что вся энергия, выделяемая нагревателем, идет на нагревание воды (потери тепла в окружающую среду отсутствуют). В этом случае работа тока равна количеству полученной теплоты:

$A = Q$

$U \cdot I \cdot \tau = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)$

5. Из этого равенства выразим искомую силу тока $\text{I}$:

$I = \frac{c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)}{U \cdot \tau}$

6. Подставим числовые значения и вычислим силу тока:

$I = \frac{672000 \text{ Дж}}{120 \text{ В} \cdot 600 \text{ с}} = \frac{672000}{72000} \text{ А} \approx 9.33 \text{ А}$

Ответ: сила тока в электрочайнике приблизительно равна $9.33$ А.