Уточнение деталей вопроса
Электрический нагреватель за 20 мин. доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой 10 °С. Сила тока в нагревателе 7 А, КПД нагревателя равен 45%. Чему равно напряжение в электрической сети?
Ответ на вопрос
Для решения данной задачи необходимо использовать формулу для расчета количества теплоты, выделяющейся при нагревании воды:
Q = m * c * ΔT,
где Q — количество теплоты, м — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Для начальной температуры 10 °С и конечной температуры 100 °С (кипение воды) изменение температуры будет равно:
ΔT = 100 °С — 10 °С = 90 °С.
Масса воды равна 2,2 кг.
Удельная теплоемкость воды c = 4,186 Дж/(г*°С).
Тогда количество теплоты, выделяющейся при нагревании воды, будет равно:
Q = 2,2 кг * 4,186 Дж/(г*°С) * 90 °С = 838,704 Дж.
КПД нагревателя равен 45%, что означает, что только 45% электрической энергии, потребляемой нагревателем, превращается в тепловую энергию. Тогда электрическая энергия, необходимая для нагрева воды, будет равна:
W = Q / η = 838,704 Дж / 0,45 = 1,863,120 Дж.
Сила тока в нагревателе равна 7 А. Напряжение в электрической сети можно найти, используя формулу для расчета мощности:
P = U * I,
где P — мощность, U — напряжение, I — сила тока.
Мощность, потребляемая нагревателем, будет равна:
P = W / t = 1,863,120 Дж / (20 * 60 с) = 1556 Вт.
Тогда напряжение в электрической сети будет равно:
U = P / I = 1556 Вт / 7 А = 222,29 В.
Ответ: напряжение в электрической сети равно 222,29 В.