Термодинамика +… — Задание 22 ОГЭ по физике №00007011

Задание №22. Комбинированная расчётная задача

Термодинамика + Электричество

№2. Задание 22

ID: 00007011

Две спирали электроплитки сопротивлением по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время на этой плитке закипит вода массой 1 кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 300 г, если их начальная температура составляла 20 °C? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

U = 220\text{ В}

R_1 = R_2 = 10\text{ Ом}

(последовательно),

m_\text{в} = 1\text{ кг}

m_\text{ал} = 0{,}3\text{ кг}

t_1 = 20\text{ °C}

t_2 = 100\text{ °C}

c_\text{в} = 4200\text{ Дж/(кг}\cdot\text{К)}

c_\text{ал} = 920\text{ Дж/(кг}\cdot\text{К)}

Найти:

\tau

— ? ⠀

Решение:

Две спирали соединены последовательно, поэтому общее сопротивление:

R = R_1 + R_2 = 10 + 10 = 20\text{ Ом}

Электрическая мощность, выделяемая в плитке:

P = \frac{U^2}{R} = \frac{220^2}{20} = 2420\text{ Вт}

Теплота, необходимая для нагрева воды и кастрюли (КПД = 100%):

Q = (c_\text{в} m_\text{в} + c_\text{ал} m_\text{ал})\,\Delta T

где

\Delta T = t_2 - t_1 = 100 - 20 = 80\text{ °C}

Q = (4200 \cdot 1 + 920 \cdot 0{,}3) \cdot 80 = (4200 + 276) \cdot 80 = 358080\text{ Дж}

По закону сохранения энергии вся электрическая энергия идёт на нагрев:

P \cdot \tau = Q \implies \tau = \frac{Q}{P} = \frac{358080}{2420} \approx 148\text{ с}

Ответ

148

Видеоразбор

Другие задания по теме «Термодинамика + Электричество» (8)