№12 Определите, на какое напряжение рассчитан электрокипятильник, который за 5 мин нагревает 0.2 кг воды с 14° С до кипения при условии, что по его обмотке протекает ток 2 А. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг*°C)

Сначала определим, какое количество теплоты необходимо для нагревания воды от 14°C до кипения (100°C). Используем формулу для количества теплоты: $$Q = mc\Delta T$$, где:

• Q - количество теплоты, необходимое для нагревания,
• m - масса воды (0.2 кг),
• c - удельная теплоёмкость воды (4200 Дж/(кг·°C)),
• $$\Delta T$$ - изменение температуры (100°C - 14°C = 86°C).

Подставим значения в формулу:

$$Q = 0.2 \text{ кг} \cdot 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 86 \text{ °C} = 72240 \text{ Дж}$$

Теперь найдем мощность электрокипятильника. Мы знаем, что он нагревает воду за 5 минут. Переведем это время в секунды: $$5 \text{ мин} = 5 \cdot 60 = 300 \text{ с}$$. Мощность (P) можно рассчитать как работу (в данном случае, теплоту) деленную на время: $$P = \frac{Q}{t}$$. Подставим значения:

$$P = \frac{72240 \text{ Дж}}{300 \text{ с}} = 240.8 \text{ Вт}$$

Наконец, определим напряжение, на которое рассчитан электрокипятильник. Мы знаем мощность и ток (I = 2 А). Используем формулу мощности: $$P = UI$$, где U - напряжение. Выразим U из этой формулы: $$U = \frac{P}{I}$$. Подставим значения:

$$U = \frac{240.8 \text{ Вт}}{2 \text{ А}} = 120.4 \text{ В}$$

Ответ: Электрокипятильник рассчитан на напряжение 120.4 В.