Пожалуйста, очень прошу, помогите решить задачи!!!
1)
Нагревательный элемент имеет две одинаковае спирали. При включение одной спирали мощность прибора равна 0,3 кВт. Чему равна мощность прибора при последовательном и параллельном включение спиралей.
2)
Электричекий кипятильник мощностью 1 кВт, работающий от сети с напряжением 220 в, за 12 мин нагревает 1,5 л воды на 88'С. Определить стоимость израсходованной энергии и силу тока в цепи. Тариф 40 коп. за 1 кВт * ч. Чему равен КПД кипятильника?
Задача 1.
Ясно, что задача на использование закона Джоуля - Ленца. Российский физик Ленц экспериментально обнаружил, что выделившееся при прохождении электрического тока тепло равно
.
Сейчас это называется законом Джоуля – Ленца. Воспользовавшись законом Ома можно получить еще две формулы, описывающие закон Джоуля – Ленца:
.
Какое из этих трех уравнений нам следует использовать?
Первым уравнением удобно пользоваться, когда не меняется сила тока. Это не наш случай. В первый раз мы подключаем одну спираль сопротивлением , второй раз мы подключаем две спирали параллельно, общее сопротивление будет , в третий раз мы подключим две спирали последовательно – общее сопротивление равно . Ясно, что ток через нагревательный элемент будет разный. По этой же причине нас не устроит и второе уравнение. Итак, мы с трех раз угадали, что нам нужно пользоваться третьим уравнением, выражающим закон Джоуля – Ленца. Но и здесь не все просто, а точнее совсем не просто. Токи в спиралях будут разными, следовательно, спирали будут нагреваться до разных температур, а из-за зависимости сопротивления от температуры мы не сможем так просто вычислить и . Необходимо знать материал спирали или термический коэффициент сопротивления материала спирали, надо знать температуры спиралей. Всего этого нет, и потому решить эту задачу невозможно. И это не какие – то небольшие поправки, сопротивление из-за температуры может меняться в разы. В одном из экспериментов я использовал этот эффект, чтобы измерять температуру вольфрамовой проволочки в реакторе. А затем я приспособился по изменению сопротивления следить за скоростью химической реакции, протекающей на поверхности проволочки. И это все было возможно из-за большой зависимости сопротивления вольфрама от температуры. Составитель этой задачи, по-видимому, не занимался измерениями высоких температур внутри реакторов. Кроме того, есть еще одна причина, по которой нельзя решить эту задачу. Из-за того, что токи в нагревательном элементе разные, будут разными и падения напряжения в подводящих проводах. Поэтому будут разными и напряжения на нагревательном элементе, а у нас нет данных, чтобы учесть этот эффект.
Что делать? Решить задачу нельзя, а решить надо!
Задачу надо упростить!
Мы сознательно предполагаем:
1 – подводящие провода не имеют сопротивления, и потому падения напряжения на них не происходит,
2 – сопротивление спиралей не меняется от температуры.
Тогда задача становится тривиальной.
Мощность одной спирали, подключенной к напряжению равна
,
а мощности нагревателя с параллельно и последовательно включенными спиралями равны, соответственно:
.
Решив эти уравнения, получим, что
.
Задача 2.
Энергия, полученная кипятильником из сети, равна
,
где – мощность кипятильника, - время нагрева.
Энергия, пошедшая на нагрев воды, равна
,
где масса воды равна , - плотность воды, - ее объем.
КПД кипятильника равен
.
Сила тока в цепи найдете из соотношения
.
Чтобы найти стоимость израсходованной энергии, следует , выраженное в кВт/ч, помножить на тариф. Не думаю, что вы получите правильный результат, так как тариф в условии задачи уж очень условный. Я плачу сейчас 96 копеек за 1 кВт/ч, а у меня на кухне электрическая плита, поэтому у меня льготный тариф. В домах, где стоят газовые плиты, тариф в два раза больше. А себестоимость 1 кВт/ч на Саяно-Шушенской ГЭС 6 копеек. Но это не проблемы физики. Это наши проблемы, а во всем виноват…..
Следующие страницы смотрите здесь. Обсудить на форуме.
Fatal error: Uncaught Error: Call to undefined function set_magic_quotes_runtime() in /www/htdocs/1dbcf2b3552b065fc49d8747114db86c/sape.php:262
Stack trace:
#0 /www/htdocs/1dbcf2b3552b065fc49d8747114db86c/sape.php(343): SAPE_base->_read('/www/htdocs/1db...')
#1 /www/htdocs/1dbcf2b3552b065fc49d8747114db86c/sape.php(418): SAPE_base->load_data()
#2 /www/htdocs/links.html(7): SAPE_client->SAPE_client()
#3 /www/htdocs/questions/otv_burov_3m.html(214): include('/www/htdocs/lin...')
#4 {main}
thrown in /www/htdocs/1dbcf2b3552b065fc49d8747114db86c/sape.php on line 262