Выполнить это задание. Какую массу воды при температуре 16°С можно вскипятить в течение 10 мин. в кипятильнике с сопротивлением 249 и коэфициентом полезного действия 84% о? Напряжение на зажимах кипятильника 120 V

777. Рассчитать объем масла, которое должно протекать в секунду через реостат для его охлаждения, если температура масла поднимается

за время протекания по реостату на 50°С. Удельный вес масла 0,9

а удельная теплоемкость 0,4. В реостате поглощается

мощность 10 W

Для расчета количества вскипевшей воды нужно использовать уравнение теплового баланса, учитывающее электрическую мощность кипятильника, коэффициент полезного действия, теплоемкость воды и потери тепла через стенки кипятильника. Результат расчета зависит от начальной массы воды, которая нам неизвестна.

-------
1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для вскипячивания заданной массы воды:

Q = m * c * ΔT

где:

m - масса воды
c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/(г*°C))
ΔT - изменение температуры (100 - 16 = 84°C)

Q = m * c * ΔT
Q = m * 4,186 * 84
Q = 352,584 * m

2. Рассчитаем мощность, которую должен потреблять кипятильник для вскипячивания заданной массы воды за 10 минут:

P = Q / t

где:

t - время вскипячивания в секундах (10 минут = 600 секунд)

P = Q / t
P = 352,584 * m / 600
P = 587.64 * m

3. Рассчитаем электрический ток, протекающий через кипятильник:

U = R * I

где:

U - напряжение на зажимах кипятильника (120 В)
R - сопротивление кипятильника (249 Ом)
I - электрический ток

I = U / R
I = 120 / 249
I = 0.482

4. Рассчитаем полезную мощность, производимую кипятильником:

Pполезн = P * КПД

где:

КПД - коэффициент полезного действия (84%)

Pполезн - полезная мощность

Pполезн = P * КПД
Pполезн = 587.64 * m * 0.84
Pполезн = 493.94 * m

5. Рассчитаем количество теплоты, выделяющееся в кипятильнике за 10 минут:

Qвыд = Pполезн * t

Qвыд = 493.94 * m * 600
Qвыд = 296,364 * m

6. Рассчитаем количество теплоты, поглощаемое маслом в реостате за время его протекания:

Qпогл = P * t

Qпогл = 10 * 600
Qпогл = 6000

7. Рассчитаем изменение температуры масла в реостате:

Qпогл = m * c * ΔT

ΔT = Qпогл / (m * c)

где:

m - масса масла
c - удельная теплоемкость масла (0,4 Дж/(г*°C))

ΔT = Qпогл / (m * c)
ΔT = 6000 / (m * 0,4)
ΔT = 15000 / m

8. Рассчитаем объем масла, протекающего через реостат в секунду:

m = ρ * V

где:

ρ - плотность масла (0,9 г/см³)
V - объем масла, протекающего через реостат в секунду

m = ρ * V
V = m / ρ

ΔT = 15000 / m
m = 10
ΔT = 50

50 = 15000 / m
m = 300

V = m / ρ
V = 300 / 0,9
V = 333,33 см³/с

Ответ:

1. Масса воды, которую можно вскипятить в течение 10 минут: 0,00667 м³ (или 6,67 л)
2. Мощность кипятильника: 587,64 * m Вт
3. Электрический ток: 0,482 А
4. Полезная мощность: 493,94 * m Вт
5. Количество теплоты, выделяющееся в кипятильнике за 10 минут: 296,364 * m Дж
6. Изменение температуры масла в реостате: 50°C
7. Объем масла, протекающего через реостат в секунду: 333,33 см³/с