Термодинамика — Задание 20 ОГЭ по физике №00040408

Разберёмся, что даёт параллельное включение. Каждый нагреватель рассчитан на некоторое напряжение $U$ — при нём он выдаёт паспортные $600$ Вт. При параллельном соединении на каждый элемент приходится полное напряжение сети, а по условию сеть как раз с таким напряжением. Значит, каждый нагреватель работает в своём штатном режиме и отдаёт ровно $600$ Вт.

Шаг 1. Общая мощность. Два одинаковых нагревателя работают одновременно:

$P=2P_{0}=2\cdot600=1200\ \text{Вт}$.

Шаг 2. Сколько теплоты получит вода. Потерь нет, поэтому вся электрическая энергия уходит в воду. Работа тока за время $\tau$: $Q=P\tau$. Время переводим в секунды: $\tau=7\ \text{мин}=420$ с.

$Q=1200\cdot420=504\,000\ \text{Дж}$.

Шаг 3. На сколько градусов это нагреет воду. Количество теплоты для нагревания: $Q=cm\Delta t$, где $c$ — удельная теплоёмкость (сколько джоулей нужно, чтобы нагреть $1$ кг вещества на $1$ °С), для воды $c=4200\ \text{Дж/(кг}\cdot\text{°С)}$. Массу берём из объёма: у воды плотность $1000\ \text{кг/м}^{3}$, то есть $1$ л воды — это $1$ кг, значит $2$ л — это $m=2$ кг.

Выражаем изменение температуры: $\Delta t=\dfrac{Q}{cm}$.

$\Delta t=\dfrac{504\,000}{4200\cdot2}=\dfrac{504\,000}{8400}=60\ \text{°С}$.

Одной формулой то же самое: $\Delta t=\dfrac{2P_{0}\tau}{cm}$.