Измерения с… — Задание 10 Физика 8 Класс №00049159
Измерения с Учётом Погрешности
№2. Задание 10
ID: 00049159
Коля собрался ехать в летний лагерь. С собой ему можно было брать бытовые электроприборы мощностью не более $300\text{ Вт}$ каждый. Коле хотелось взять с собой маленький электрочайник, и он решил измерить мощность этого прибора.

Для постановки эксперимента Коля налил в чайник $200\text{ мл}$ воды из графина, который уже давно стоял на кухне, включил чайник и измерил зависимость температуры нагреваемой воды от времени. Полученные результаты Коля отобразил на графике, соединив экспериментальные точки плавной линией. Коля сообразил, что линия не является прямой из-за того, что при повышении температуры воды постепенно возрастают потери теплоты в окружающую среду, и поэтому выделяемая чайником энергия целиком идёт на нагревание воды только в самом начале процесса нагревания. Удельная теплоёмкость воды равна $4200\text{ Дж/(кг}\cdot{}^\circ\text{С)}$.
1) Чему была равна температура воды в чайнике через $80$ секунд после начала нагревания?
2) Оцените, на сколько градусов нагрелась вода через $3$ секунды после включения чайника.
3) Оцените, чему равна мощность чайника, и определите, можно ли Коле брать его с собой в лагерь.
Источник: ВПР 2023
Решение
График у Коли — это почти готовый прибор для измерения мощности. Сначала прочитаем его, а потом переведём наклон в ватты.
Вопрос 1. На отметке $80$ с кривая стоит посередине клетки между $60\ {}^\circ\text{С}$ и $65\ {}^\circ\text{С}$. Рядом есть точка опыта, но читать надо по линии, которую Коля провёл через все точки:
$$T\approx62{,}5\ {}^\circ\text{С}$$
Допуск на глаз $\pm1\ {}^\circ\text{С}$.
Вопрос 2. Условие говорит, что линия прямая только в самом начале. Там за равные секунды вода греется на равные градусы. От старта, примерно $23\ {}^\circ\text{С}$, до $30\ {}^\circ\text{С}$ кривая идёт $10$ секунд, то есть вода набрала $7$ градусов. На $3$ секунды приходится такая же доля:
$$\Delta T=7\cdot\dfrac{3}{10}=2{,}1\ {}^\circ\text{С}$$
Отрезок можно взять иначе, и наклон немного изменится, поэтому разумный ответ лежит от $1{,}8$ до $2{,}4\ {}^\circ\text{С}$.
Вопрос 3. Пока потерь почти нет, вся энергия чайника идёт в воду. $200$ мл воды — это $0{,}2$ кг, потому что миллилитр весит грамм. Берём те же $10$ секунд и $7$ градусов:
$$Q=cm\Delta T=4200\cdot0{,}2\cdot7=5880\text{ Дж}$$
Мощность — джоули за секунду:
$$P=\dfrac{5880}{10}=588\text{ Вт}\approx590\text{ Вт}$$
С разбросом наклона это $500\div670$ Вт, и всё это больше $300$ Вт. Поэтому брать такой чайник в лагерь нельзя.
Проверим себя через время из второго вопроса: $4200\cdot0{,}2\cdot2{,}1=1764$ Дж за $3$ с, то есть те же $588$ Вт.
Ответ
Другие задания по теме «Измерения с Учётом Погрешности» (8)
- Задание 10 №00050329 — Яков нашёл среди книг прадедушки практическое пособие для ремесленных училищ и…
- Задание 10 №00050323 — Исследуя параметры неизвестной батарейки, экспериментатор собрал электрическую…
- Задание 10 №00050322 — Сопротивление спирали нагревателя, рассчитанного на напряжение U равно 220В,…
- Задание 10 №00050321 — Спиртовку располагают под стаканчиком с водой массой m индекс в равно 250г. За…
- Задание 10 №00050320 — Федя взял стрелочный вольтметр, рассчитанный на измерение напряжения не более…
- Задание 10 №00050319 — Лёша нашёл в кабинете физики отполированный цилиндрик и заинтересовался, из…
- Задание 10 №00050318 — Веня взял свой стрелочный амперметр, рассчитанный на измерение силы тока не…
- Задание 10 №00050317 — Борис нашёл среди книг прадедушки практическое пособие для ремесленных училищ и…