В кастрюлю поместили 2 кг льда при температуре -20 °С и поставили на электроплитку, рассчитанную на напряжение 220 В. Нагревательный элемент выполнен из нихромовой проволоки длиной 5,6 м и площадью поперечного сечения 0,68 мм2. Через какое время (в минутах) вода в кастрюле закипит? Потерями энергии пренебречь. ​

Вопрос школьника по предмету Физика

В кастрюлю поместили 2 кг льда при температуре -20 °С и поставили на электроплитку, рассчитанную на напряжение 220 В. Нагревательный элемент выполнен из нихромовой проволоки длиной 5,6 м и площадью поперечного сечения 0,68 мм2. Через какое время (в минутах) вода в кастрюле закипит? Потерями энергии пренебречь.
​

Ответ учителя по предмету Физика

Ответ:

Объяснение:

1)

Нагреваем лед до температуры плавления:

Q₁ = c₁·m·(t₂ — t₁) = 2100·2·(0 — (-20)) = 84 000 Дж

2)

Нагреваем воду, полученную из растаявшего льда, до температуры кипения:

Q₂ = c₂·m·(100 — t₁) = 4200·2·(100-0) = 840 000 Дж

3)

Суммарное количество теплоты:

Q = Q₁ + Q₂ = 84 000 + 840 000 = 924 000 Дж   (1)

4)

Сопротивление провода:

R = ρ·L / S = 1,1·5,6 / 0,68 ≈  9 Ом

5)

Мощность плитки:

P = U²/R = 220² / 9 ≈ 5 400 Вт

Работа тока

A = P·t = 5 400·t    (2)

Приравняем (2) и (1)

5 400·t = 924 000

Отсюда:

t = 924 000 / 5 400 ≈ 170 с       или     t ≈ 3 минуты