Электрокипятильник со спиралью сопротивлением 160 Ом помещен в сосуд, одержащий 0.5 кг воды при 20 градусов. Его включили в сеть с напряжением 220 В. Через 5 мин. спираль выключили. Какова температура воды в сосуде? Потерями теплоты пренебречь.

Дано:

R = 120 Ом - сопротивление спирали электрокипятильника;

m = 0,5 килограмм - масса воды в сосуде;

T1 = 20° по шкале Цельсия - начальная температура воды в сосуде;

t = 5 минут = 300 секунд - время работы электрокипятильника;

U = 220 Вольт - напряжение электрической цепи;

c = 4200 Дж / (кг*С) - удельная теплоемкость воды.

Требуется определить T2 (градус Цельсия) - конечную температуру воды в сосуде.

Определим мощность электрокипятильника:

W = I * U = U * U / R = 220 * 220 / 120 = 403 Ватт (результат был округлен до целых).

Тогда количество теплоты, переданное кипятильником воде, будет равно:

Q = W * t = 403 * 300 = 120900 Джоулей.

Температура воды будет равна:

Q = c * m * (T2 - T1) = c * m * T2 - c * m * T1;

c * m * T2 = Q + c * m * T1;

T2 = (Q + c * m * T1) / (c * m) = (120900 + 4200 * 0,5 * 20) / (4200 * 0,5) =

= (120900 + 42000) / 2100 = 162900 / 2100 = 77,6° по шкале Цельсия.

Ответ: конечная температура воды будет равна 77,6° по шкале Цельсия.