Электрический кипятильник сопротивлением r включен в сеть с напряжением u
Для изготовления кипятильника использовали проволоку длиной l = 1 м и поперечным сечением S = 0,05 мм 2 с удельным сопротивлением ρ = 1,2 · 10 -6 Ом · м. Кипятильник включили в сеть с синусоидальным напряжением, неизменное эффективное (действующее) значение которого равно U = 220 В. Через какое время τ он вскипятит 1 литр воды с начальной температурой t1 = 20 ºС в отсутствие потерь теплоты?
Сопротивление кипятильника по формуле, выражающей эту величину через удельное сопротивление, длину и поперечное сечение проволоки, равно
Согласно закону Джоуля–Ленца, средняя мощность, выделяемая кипятильником при его подключении к сети переменного тока, эффективное (действующее) значение напряжения у которой U = 220 В, равна
В пренебрежении потерями теплоты вся эта мощность будет расходоваться на нагревание воды в течение искомого времени τ. Используя выражение для количества теплоты, необходимой для нагревания воды от t1 = 20 ºС до t2 = 100 ºС, имеем:
где масса 1 литра воды m = 1 кг, а её удельная теплоёмкость 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае — выражение для сопротивления проводника, закон Джоуля–Ленца, выражение для средней мощности в цепи с синусоидальным напряженем и выражение для количества теплоты, необходимого для нагревания известной массы воды до определённой температуры); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений величин, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования, приводящие к правильному ответу; IV) представлен правильный ответ. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. В решении отсутствует одна из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. Источник Adblockdetector |