В5. За какое время на электрической плитке можно вскипятить 2 кг воды с начальной температурой 20°С, если при напряжении 210 В по ней течет ток 5 А?

Решение:

Предположим, что вся электрическая энергия, потребляемая плиткой, идёт на нагрев воды (КПД = 100%).

1. Находим количество теплоты, необходимое для нагрева воды:

\( Q_{нагр} = c \cdot m \cdot \Delta T \)

где \( c \) — удельная теплоёмкость воды (4200 Дж/(кг·°С)), \( m \) — масса воды (2 кг), \( \Delta T \) — изменение температуры (100°С - 20°С = 80°С).

\( Q_{нагр} = 4200 \text{ Дж/(кг·°С)} \cdot 2 \text{ кг} \cdot 80°C = 672000 \text{ Дж} \)

2. Находим мощность плитки:

\( P = U \cdot I \)

\( P = 210 \text{ В} \cdot 5 \text{ А} = 1050 \text{ Вт} \)

3. Находим время, за которое плитка отдаст необходимое количество теплоты:

\( Q_{нагр} = P \cdot t \)

\( t = \frac{Q_{нагр}}{P} = \frac{672000 \text{ Дж}}{1050 \text{ Вт}} = 640 \text{ с} \)

4. Переводим время в минуты:

\( 640 \text{ с} = 10 \text{ мин } 40 \text{ с} \)

Ответ: 640 секунд (или 10 минут 40 секунд).