Сколько времени понадобится ,чтобы вскипятить 0,5 литра воды находящейся при температуре 20 °С ,если для её кипячения используют кипятильник из нихромовой проволоки длиной 1 м и площадью поперечного сечения 0,02мм^2? Напряжение равно 110 В . Удельное сопротивление нихрома 1,1 Ом•мм^2/м​

Хорошо, рассмотрим этот вопрос пошагово.

Для начала, нам понадобится использовать закон Джоуля-Ленца, который гласит, что мощность, выделяемая в проводнике, пропорциональна сопротивлению проводника, току, который через него протекает, а также квадрату напряжения на проводнике:

P = I^2 * R,

где P - мощность, I - ток, R - сопротивление проводника.

В данном случае, нам даны площадь поперечного сечения проволоки и ее длина, из которых мы можем найти сопротивление проволоки. Удельное сопротивление нихрома указано в условии задачи, поэтому нам также понадобится формула для нахождения сопротивления проводника:

R = (p * L) / A,

где R - сопротивление проводника, p - удельное сопротивление материала проводника, L - длина проводника, A - площадь поперечного сечения проводника.

Теперь мы можем найти сопротивление нихромовой проволоки:

R = (1.1 Ом•мм^2/м) * (1 м) / (0.02 мм^2).

Произведем необходимые преобразования единиц, чтобы получить ответ в омы:

R = (1.1 Ом•мм^2/м) * (1 м) / (0.02 мм^2) = 55 Ом.

Теперь, когда у нас есть сопротивление проводника, мы можем найти мощность, которая выделяется в проводнике при данном напряжении:

P = I^2 * R.

Также нам дано напряжение, поэтому нам понадобится выразить I через P и R:

V = I * R.

Отсюда:

I = V / R.

Теперь можем найти мощность:

P = (V / R)^2 * R = V^2 / R.

Подставляя значения, получим:

P = (110 В)^2 / 55 Ом = 220 Вт.

Итак, мы нашли, что мощность, выделяемая в проводнике, равна 220 Вт. Теперь мы должны учесть, что для кипячения воды необходимо затратить определенное количество энергии.

Теперь нам понадобится узнать количество теплоты, необходимое для нагревания 0,5 литра воды с 20 °С до 100 °С. Для этого мы можем использовать формулу:

Q = mcΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды c составляет около 4,18 Дж/(г°C), а масса воды равна 500 г (поскольку 1 литр воды составляет 1000 г).

Теперь, зная необходимую мощность и количество теплоты, мы можем использовать формулу для времени:

t = Q / P.

t = (mcΔT) / P.

Подставляя значения, получим:

ΔT = 100 °С - 20 °С = 80 °С.

t = (500 г * 4,18 Дж/(г°C) * 80 °С) / 220 Вт.

n = 486,4 Дж / 220 Вт.

Таким образом, понадобится около 2,21 секунды для вскипячивания 0,5 литра воды при использовании данного кипятильника из нихромовой проволоки.

Данный подробный расчет позволяет рассмотреть все основные шаги решения и дает ответ в понятной форме для учащегося.