22

Решение: Сопротивление нагревателя чайника

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Электрический ток и цепи
ПовышеннаяФИПИ4A3918Развёрнутое решение≈ 7 минутРазбор в 5 шагов
Условие

В электрочайнике с КПД, равным 60%, находится 0,6 кг воды при 20 °C. Чайник включили в сеть с напряжением 220 В и забыли выключить. Через 11 мин вода полностью выкипела. Определите сопротивление нагревательного элемента электрочайника.

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

5 шагов
1

Вода нагревается от 20 °C до температуры кипения 100 °C, а затем полностью испаряется. Количество теплоты, полученное водой:

$$Q = mc(t_\text{кип} - t_0) + m\lambda$$
2

Подставим значения удельной теплоёмкости воды и удельной теплоты парообразования:

$$Q = 0{,}6 \left(4200 \cdot (100 - 20) + 2{,}3 \cdot 10^6\right) = 1{,}5816 \cdot 10^6\ \text{Дж}$$
3

С учётом КПД электрическая энергия, потреблённая нагревателем, равна:

$$A = \dfrac{Q}{\eta} = \dfrac{1{,}5816 \cdot 10^6}{0{,}6} = 2{,}636 \cdot 10^6\ \text{Дж}$$
4

Время работы чайника переведём в секунды:

$$t = 11 \cdot 60 = 660\ \text{с}$$

Работа электрического тока при постоянном напряжении выражается формулой $A = \dfrac{U^2}{R}t$. Отсюда сопротивление нагревательного элемента:

$$R = \dfrac{U^2t}{A} = \dfrac{220^2 \cdot 660}{2{,}636 \cdot 10^6} \approx 12{,}1\ \Omega$$
Ответ

Сопротивление нагревательного элемента примерно равно 12,1 Ом.

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

Где здесь ошибаются

Не учитывать теплоту, необходимую для полного испарения воды.

Использовать время работы в минутах вместо секунд.

Перепутать КПД и взять $A = \eta Q$ вместо $A = \dfrac{Q}{\eta}$.

Использовать формулу $A = \dfrac{U^2}{R}t$ без перевода времени в секунды.

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 5 шагов: 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.