4. На сколько градусов за 5 мин можно нагреть на электроплитке 1,5 кг воды, если при напряжении 220 В сила тока в ней 5 А? Потерями энергии пренебречь.

Решение:

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Вся электрическая энергия, потребляемая электроплиткой, переходит в тепловую энергию, которая идет на нагрев воды.

1. Найдем потребляемую электрическую мощность (P):

P = U ⋅ I

• U = 220 В
• I = 5 А

P = 220 В ⋅ 5 А = 1100 Вт

2. Найдем количество электрической энергии (E), затраченной за 5 минут (t):

E = P ⋅ t

• t = 5 мин = 5 ⋅ 60 с = 300 с

E = 1100 Вт ⋅ 300 с = 330000 Дж

3. Найдем количество теплоты (Q), необходимое для нагрева воды:

Q = c ⋅ m ⋅ ΔT

• c — удельная теплоемкость воды (принимаем равной 4200 Дж/(кг·°C))
• m — масса воды (1,5 кг)
• ΔT — изменение температуры (°C)

Поскольку потерями энергии пренебрегаем, E = Q:

U ⋅ I ⋅ t = c ⋅ m ⋅ ΔT

4. Выразим и найдем изменение температуры (ΔT):

ΔT = (U ⋅ I ⋅ t) / (c ⋅ m)

ΔT = 330000 Дж / (4200 Дж/(кг·°C) ⋅ 1,5 кг)

ΔT = 330000 Дж / 6300 Дж/°C

ΔT ≈ 52,38 °C

Ответ: Примерно на 52,38 °C