22

Решение: Нагрев воды последовательными нагревателями

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Электрический ток и цепи
ПовышеннаяФИПИ0CAB31Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 4 шага
Условие

Имеются два одинаковых электрических нагревателя мощностью 600 Вт каждый. На сколько градусов можно нагреть 2 л воды за 7 мин, если нагреватели будут включены последовательно в электросеть с напряжением, на которое рассчитан каждый из них? Потерями энергии пренебречь.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

Обозначим номинальное напряжение электросети через $U$, а сопротивление одного нагревателя — через $R$. Для одного нагревателя мощностью $P = 600\ \text{Вт}$ справедливо:

$$P = \dfrac{U^2}{R}, \qquad R = \dfrac{U^2}{P}$$
2

При последовательном соединении сопротивление двух одинаковых нагревателей равно $2R$. Поэтому мощность всей цепи:

$$P_{\text{общ}} = \dfrac{U^2}{2R} = \dfrac{1}{2}\cdot\dfrac{U^2}{R} = \dfrac{P}{2} = 300\ \text{Вт}$$
3

Переведём время нагревания в секунды и найдём количество теплоты, переданное воде:

$$t = 7\cdot 60 = 420\ \text{с}, \qquad Q = P_{\text{общ}}t = 300\cdot420 = 126000\ \text{Дж}$$

Масса воды объёмом $2\ \text{л}$ равна $2\ \text{кг}$. По условию потери энергии отсутствуют, поэтому $Q = mc\Delta T$:

$$\Delta T = \dfrac{Q}{mc} = \dfrac{126000}{2\cdot4200} = 15\ ^\circ\text{C}$$
Ответ

Воду можно нагреть на $15\ ^\circ\text{C}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что при последовательном соединении мощность каждого нагревателя остаётся равной 600 Вт.

Использовать суммарную мощность 1200 Вт вместо мощности 300 Вт.

Не перевести 7 минут в 420 секунд.

Не учесть, что 2 л воды имеют массу 2 кг.

Закрепить приёмВ теме «Электрический ток и цепи» ещё 207 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электрический ток и цепи»: в ней 208 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.