Определите, на какое напряжение рассчитан электрокипятильник, который за 5 минут нагревает 200 г воды от 14 °С до кипения, при условии, что по его обмотке протекает ток 2 А. Потерями энергии пренебречь. Удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг· °С).

Ответ: 242 В

• Дано:
• Время нагрева t = 5 минут = 300 с
• Масса воды m = 200 г = 0.2 кг
• Начальная температура T₁ = 14 °C
• Конечная температура T₂ = 100 °C (кипение)
• Ток I = 2 A
• Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°C)
• Найти: Напряжение U
• Количество теплоты, необходимое для нагрева воды: \[Q = mc(T_2 - T_1)\]
• Подставляем значения: \[Q = 0.2 \, \text{кг} \cdot 4200 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot (100 \, \text{°C} - 14 \, \text{°C}) = 0.2 \cdot 4200 \cdot 86 = 72240 \, \text{Дж}\]
• Мощность электрокипятильника: \[P = UI\]
• Тепло, выделенное электрокипятильником: \[Q = Pt = UIt\]
• Напряжение: \[U = \frac{Q}{It} = \frac{72240 \, \text{Дж}}{2 \, \text{А} \cdot 300 \, \text{с}} = \frac{72240}{600} = 120.4 \, \text{В}\]

Ответ: 120.4 В