Сравнение мощности нагревателей
В сосуд наливают воду при комнатной температуре. В воду погружают нагревательные элементы с сопротивлениями $R_1$ и $R_2$, подключённые к источнику постоянного напряжения так, как показано на рисунках. Оставив ключ в положении 1, доводят воду до кипения. Затем кипяток выливают, сосуд охлаждают до комнатной температуры, вновь наполняют таким же количеством воды при комнатной температуре и, повернув ключ $K$ в положение 2, повторяют опыт. Напряжение источника в опытах одинаково. Опираясь на законы электродинамики и молекулярной физики, объясните, в каком из приведённых опытов вода закипит быстрее.
Условие как в банке ФИПИ — открыть и сверить
В сосуд наливают воду при комнатной температуре.
| ||||
| |
Это задание с развёрнутым решением: ответом считается запись хода решения, а не строка. Напишите решение на бумаге и сравните с разбором — там каждый шаг с обоснованием.
Открыть разбор1Мягкая — с чего смотретьуровень 1 из 3
При одинаковой массе воды и одинаковой начальной температуре сравните количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения.
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
Количество теплоты, выделяемое нагревателями за время $t$, определяется законом Джоуля–Ленца: $Q = Pt$, где $P$ — суммарная мощность цепи.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
В положении 1 нагреватели соединены последовательно: $P_1 = \dfrac{U^2}{R_1+R_2}$. В положении 2 они соединены параллельно: $P_2 = \dfrac{U^2}{R_1}+\dfrac{U^2}{R_2}$. Поэтому $P_2>P_1$, и во втором опыте вода закипит быстрее.