решить задачу .Через какое время в стерилизаторе с обмоткой из проволоки сопротивлением 25 Ом

закипит 1 л воды с начальной температурой 180С. Стерилизатор подключён к сети напряжением 220 В, его к.п.д. 50%, удельная теплоёмкость воды 4,2*10^3 Дж/м*К.

Для решения данной задачи, мы будем использовать закон Ома, закон сохранения энергии и формулу для расчета теплового эффекта.

1. Закон Ома гласит, что соотношение между напряжением U (в вольтах), силой тока I (в амперах) и сопротивлением R (в омах) определяется формулой U = I * R.

Следовательно, можно найти силу тока, подставив значения напряжения и сопротивления:
I = U / R = 220 В / 25 Ом = 8,8 А

2. Стерилизатор имеет КПД (коэффициент полезного действия) в 50%, что означает, что только 50% энергии преобразуется в тепло, а остальные 50% теряются в виде других форм энергии (например, излучение).

3. Для того чтобы вычислить количество тепла, которое будет выделилось за время t (в секундах), воспользуемся формулой:
Q = P * t,
где Q - количество тепла (в джоулях),
P - мощность (в ваттах),
t - время (в секундах).

Зная силу тока, можно найти мощность, используя формулу:
P = U * I,
где P - мощность (в ваттах),
U - напряжение (в вольтах),
I - сила тока (в амперах).

Подставляем значения:
P = 220 В * 8,8 А = 1936 Вт

4. Для расчета количества выделившегося тепла в данной задаче используем формулу:
Q = m * c * ΔT,
где Q - количество тепла (в джоулях),
m - масса вещества (в килограммах),
c - удельная теплоемкость (в джоулях на килограмме на градус Цельсия),
ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

В данной задаче известны следующие величины:
m = 1 кг (масса воды),
c = 4,2 * 10^3 Дж/м*К (удельная теплоемкость воды),
ΔT = 100 градусов Цельсия (разница температур, так как вода будет закипать при 100 градусах Цельсия).

Подставляем значения:
Q = 1 кг * (4,2 * 10^3 Дж/м*К) * 100 градусов Цельсия = 420000 Дж

5. Так как стерилизатор имеет КПД 50%, то количество тепла, которое будет выделилось при работе стерилизатора, будет составлять 50% от общего количества выделившегося тепла:
Q_полезное = 0,5 * Q = 0,5 * 420000 Дж = 210000 Дж

6. Для определения времени t, через которое вода закипит, используем формулу КПД:
Q_полезное = P * t,
где t - время (в секундах).

Подставляем значения:
210000 Дж = 1936 Вт * t,
t = 210000 Дж / 1936 Вт ≈ 108,5 сек

Ответ: Вода в стерилизаторе закипит примерно через 108,5 секунд.