Задание №5107.
Решение расчетных задач. ОГЭ по физике

Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой равна 10 °С. Сила тока в нагревателе равна 7 А, КПД нагревателя равен 45%. Чему равно напряжение в электрической сети, в которую включён нагреватель?

Пояснение:
Дано:
t = 20 мин = 1200 с
c_воды = 4200 Дж/(кг · °С)
m = 2,2 кг
t₁ = 10 °С
t₂ = 100 °С
I = 7 А
η = 45%

Найти:
U — ?

Решение:
Полученное телом при нагревании количество теплоты определяется по формуле:
$$ Q = cm(t_2 - t_1), $$ где c — удельная теплоемкость вещества, m — масса тела, t₂ и t₁ — конечная и начальная температуры тела.

Следовательно, количество теплоты, необходимое для нагревания 2,2 кг воды с 10 до 100 °С, равно:

Q = 4200 Дж/(кг · °С) · 2,2 кг · (100 °С – 10 °С) = 831 600 Дж.
Коэффициентом полезного действия (КПД) механизма называют отношение полезной работы к затраченной (полной).
$$ \mathrm{КПД} = {{А_\text{п}} \over {А_\text{з}}}. $$ Часто его выражают в процентах:
$$ \eta = {А_\text{п} \over А_\text{з}} \cdot 100 \text{%}. $$ Выразив А_з, получим:
$$ А_\text{з} = {А_\text{п} \cdot 100 \text{%} \over \eta}. $$ А_з = (831 600 Дж · 100%) / 45% = 1 848 000 Дж.
Выразив напряжение из формулы для определения работы электрического тока A = UIt, получим:
$$ U = {A \over It}. $$ Следовательно,

U = 1 848 000 Дж / (7 А · 1200 с) = 220 В.
Ответ: U = 220 В.

Источник: ФИПИ. Открытый банк тестовых заданий
Сообщить об ошибке

Тест с похожими заданиями