ВСОШ физика 4 группа 04.10.24. Как решить: Студент купил электрочайник?

Для решения задач, связанных с электрочайником, мы поэтапно разберем каждый пункт.

### 1. Какой заряд протекает через поперечное сечение нагревательного элемента чайника за 1 с?

Заряд (Q), который проходит через проводник за время (t), можно найти по формуле:

Q = I * t,

где 
- I — сила тока (в амперах),
- t — время (в секундах).

Если сила тока I = 5 А, и мы рассматриваем время t = 1 с, то:

Q = 5 * 1 = 5 Кл.

**Ответ: 5 Кл.**

---

### 2. Чему равно сопротивление нагревательного элемента чайника?

Сопротивление (R) можно рассчитать по закону Ома:

R = U / I,

где 
- U — напряжение (в вольтах),
- I — сила тока (в амперах).

Подставляем значения:

U = 220 В,  
I = 5 А.

R = 220 / 5 = 44 Ом.

**Ответ: 44 Ом.**

---

### 3. Какое количество теплоты выделяет нагревательный элемент чайника за 5 минут?

Количество теплоты (Q) можно вычислить по формуле:

Q = P * t,

где 
- P — мощность (в ваттах),
- t — время (в секундах).

Сначала нужно найти мощность (P):

P = U * I,
P = 220 В * 5 А = 1100 Вт.

Теперь вычислим время в секундах: 5 минут = 5 * 60 = 300 секунд.

Теперь можем найти количество теплоты:

Q = 1100 * 300 = 330000 Дж.

Чтобы перевести в килоджоули:

Q = 330000 / 1000 = 330 кДж.

**Ответ: 330 кДж.**

---

### 4. Определите КПД чайника.

КПД (η) — это отношение полезной работы (или выделенной теплоты) к затраченной энергии. В нашем случае полезная работа — это тепло, необходимое для нагрева воды.

Первым делом, вычислим массу воды (m):

m = ρ * V,

где 
- ρ = 1000 кг/м³ (плотность воды),
- V = 1,5 л = 0,0015 м³ (объем воды).

m = 1000 * 0,0015 = 1,5 кг.

Теперь можем найти количество теплоты, необходимой для нагрева воды:

Q_воды = m * c * ΔT,

где 
- c = 4,2 кДж/(кг·°С) — удельная теплоёмкость воды,
- ΔT = (62 - 20) °С = 42 °С.

Q_воды = 1,5 * 4,2 * 42.

Вычисляем:

Q_воды = 1,5 * 4,2 * 42 = 264,6 кДж.

Теперь можем найти КПД:

η = (Q_воды / Q_использованная) * 100%,

где Q_использованная = 330 кДж (это количество теплоты, выделенное нагревателем).

η = (264,6 / 330) * 100% ≈ 80,2%.

**Ответ: 80%.**

---

В результате мы получили, что:

1. Заряд, протекающий за 1 с, составляет 5 Кл.
2. Сопротивление нагревательного элемента равно 44 Ом.
3. Количество теплоты, выделяемое за 5 минут, — 330 кДж.
4. КПД чайника приблизительно равен 80%. 

Эти результаты могут помочь лучше понять работу электрочайника и те принципы, которые лежат в основе его функционирования.