Каким должна быть сила тока спирали плитка, чтобы за 5 минут нагреть 2 л воды от 20 до 100 градусов по цельсию. Напряжение от сети 200 в. потерями на нагревание окружающего воздуха пренебречь

T = 5 мин = 300 с.

V = 2 л = 0,002 м³.

ρ = 1000 кг/м³.

t1 = 20 °C.

t2 = 100 °C.

U = 220 В.

С = 4200 Дж/кг * °C.

I - ?

Для нагревание воды, необходимое количество теплоты Qв выразим формулой: Qв = С * m * (t2 - t1), где С - удельная теплоёмкость воды, m - масса нагретой воды, t1, t2 - начальная и конечная температура воды.

Массу воды m выразим формулой: m = ρ * V.

Qв = С * ρ * V * (t2 - t1).

В спирали плитке выделяется количество теплоты Qп, которое определяется законом Джоуля-Ленца: Qп = I * U * Т, где I - сила тока в спирали, U - напряжение на концах спирали, Т - время прохождения тока по спирали.

Так как вся теплота спирали идёт на нагревание воды, то Qв = Qп.

С * ρ * V * (t2 - t1) = I * U * Т.

I = С * ρ * V * (t2 - t1) / U * Т.

I = 4200 Дж/кг * °С * 1000 кг/м³ * 0,002 м³ * (100 °C - 20 °C) / 220 В * 300 с = 10 А.

Ответ: сила тока в спирали плитке составляет I = 10 А.