Необходимо довести до кипения 3 кг воды находящейся при температуре 10 градусов с помощью нагревательной спирали сопротивление которой 3 Ом.Спираль подключена к источнику тока с ЭДС равной 180 В и внутренним сопротивлением 3 Ом. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг*С).Пренебрегая потерями тепла при нагревании определите за какое время можно это сделать.
Answers & Comments
m1=3 кг
t₁=10 C⁰
t₂=100 C⁰ (температура кипения воды)
c₁=4200 Дж/(кг*С)
R=3 Ом
r=3 Ом
ε=180 В
t₃=?
Решение: ур-е теплового баланса: Q₁+Q₂=0 (спираль отдаёт тепло, вода получает, так как система замкнута, ни один джоуль не наружу не вышел - из условия)
Q₁=c₁m₁(t₂-t₁); закон Джоуля-Ленца: Q₂=I²Rt₃ (t₃ - время, не путать с температурой); закон Ома для полного участка цепи: I=ε/(R+r)=180/3+3=30 (А)
c₁m₁(t₂-t₁)=I²Rt₃ отсюда t₃=c₁m₁(t₂-t₁)/I²R
t₃=4200*3*(100-10)/30²*3=420 (с) = 7 минут
Ответ: t₃=7 минут