Скорость нагревания воды
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. В воду погружают нагревательные элементы с сопротивлениями R1 и R2, подключённые к источнику постоянного напряжения так, как показано на рисунке а. 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 К в положение 2 (рисунок б), повторяют опыт. Напряжение источника в опытах одинаково. Опираясь на законы электродинамики и молекулярной физики, объясните, в каком из приведённых опытов вода закипит быстрее. | ||||
| |
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
Какой из нагревательных элементов оказывается подключённым непосредственно к источнику при каждом положении ключа?
2Наводящая — какие числа считатьуровень 2 из 3
Мощность нагревателя при постоянном напряжении определяется формулой $P = \dfrac{U^2}{R}$. Для одинакового количества воды и одинакового изменения температуры время нагревания обратно пропорционально полезной мощности.
3Прямая — фактически решениеуровень 3 из 3
В положении 1 сопротивление $R_1$ закорочено, поэтому работает нагреватель $R_2$: $P_1 = \dfrac{U^2}{R_2}$. В положении 2 закорочено $R_2$, поэтому работает $R_1$: $P_2 = \dfrac{U^2}{R_1}$. Следовательно, при $R_1 < R_2$ быстрее закипит вода во втором опыте, а при $R_1 > R_2$ — в первом.