две спирали электроплитки сопротивление по 10 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Через какое время на этой плитке закипит вода массой кг, налитая в алюминиевую кастрюлю массой 0,3 кг, если их начальная температура составляла 20 С? потерями энергии на нагревания окружающего воздуха пренебречь

R1 = R2 = 10 Ом.

U = 220 В.

mк = 0,3 кг.

Са = 920 Дж/кг * °C.

mв = 1 кг.

Cв = 4200 Дж/кг * °C.

t1 = 20 °C.

t2 = 100 °C.

T - ?

Количество тепловой энергии Q, которая выделяется в плитке, выразим законом Джоуля-Ленца: Q = U² * T/R, где U - напряжение, T - время прохождения тока, R - общее сопротивление спиралей.

Так как спирали соединены последовательно, то их общее сопротивление R будет суммой: R = R1 + R2.

Количество тепловой энергии Q, необходимой для нагревания воды и кастрюли, выразим формулой: Q = Cа * mк * (t2 - t1) + Cв * mв * (t2 - t1).

U² * T / (R1 + R2) = Cа * mк * (t2 - t1) + Cв * mв * (t2 - t1).

T = (Cа * mк * (t2 - t1) + Cв * mв * (t2 - t1)) * (R1 + R2) / U².

T = (920 Дж/кг * °C * 0,3 кг * (100 °C - 20 °C) + 4200 Дж/кг * °C * 1 кг * (100 °C - 20 °C)) * (10 Ом + 10 Ом) / (220 В) ² = 148 с.

Ответ: вода закипит через время T = 148 с.