5) Какой ток нужно пропустить по проволочной спирали, с сопротивлением 5 Ом, чтобы выделившегося тепла хватило на нагревание 3 л воды, на 15 °С, за 2 минуты? Тепловыми потерями пренебречь.

Краткая запись:

• Сопротивление спирали (R): 5 Ом
• Объем воды (V): 3 л = 0,003 м³
• Изменение температуры (Δt): 15 °С
• Время нагрева (t): 2 мин = 120 с
• Плотность воды (ρ): 1000 кг/м³
• Удельная теплоемкость воды (c): 4200 Дж/(кг·°С)
• Найти: I - ?

Пошаговое решение:

1. Шаг 1: Найдем массу воды (m) по формуле: \[ m = ρV \] \[ m = 1000 \cdot 0.003 = 3 \] кг
2. Шаг 2: Рассчитаем необходимое количество теплоты (Q) для нагрева воды на 15 °С: \[ Q = mcΔt \] \[ Q = 3 \cdot 4200 \cdot 15 = 189000 \] Дж
3. Шаг 3: Рассчитаем мощность (P), выделяемую спиралью: \[ P = \frac{Q}{t} \] \[ P = \frac{189000}{120} = 1575 \] Вт
4. Шаг 4: Рассчитаем силу тока (I) по формуле мощности: \[ P = I^2R \] Выразим силу тока: \[ I = \sqrt{\frac{P}{R}} \] \[ I = \sqrt{\frac{1575}{5}} = \sqrt{315} ≈ 17.75 \] А

Ответ: 17.75 А