Количество теплоты в электронагревателе с постоянным током

Подготовка к ЕГЭ (стр. 6 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8

При прохождении по проводнику электрического тока силой 4 А в течение 2 мин совершается работа 96 кДж. Чему равно сопротивление проводника?

При прохождении по проводнику электрического тока силой 5 А в течение 2 мин совершается работа 150 кДж. Чему равно сопротивление проводника?

В электронагревателе с неизменным сопротивлением спирали, через который течет постоянный ток, за время t выделяется количество теплоты Q. Если силу тока и время t увеличить вдвое, то количество теплоты, выделившейся в нагревателе, будет равно

8Q

В электронагревателе с неизменным сопротивлением спирали, через который течет постоянный ток, за время t выделяется количество теплоты Q. Если силу тока увеличить вдвое, а время t в 2 раза уменьшить, то количество теплоты, выделившейся в нагревателе, будет равно

2Q

В электронагревателе, через который течет постоянный ток, за время t выделяется количество теплоты Q. Если сопротивление нагревателя R и время t увеличить вдвое, не изменяя силу тока, то количество выделившейся теплоты будет равно

На рисунке представлен график за­висимости напряжения U на концах резистора от силы тока I, текущего через него. Количество теплоты, выделяемое в проводнике при силе тока 4 А за минуту равно

Изучая закономерности соединения резисторов, ученик собрал электрическую цепь, изображенную на рисунке. Какое количество теплоты выделится во внешней части цепи при протекании тока в течение 10 мин? Амперметр считать идеальным. (3600 Дж)

По резистору течет постоянный ток. На рисунке приведен график зависимости количества теплоты, выделяемого в резисторе, от времени. Сопротивление резистора равно 5 Ом. Чему равна сила тока в резисторе? (2 А)

Напряжение и сопротивление

Чему равно время прохождения тока по проводнику, если при напряжении на его концах 120 В совершается работа 540 кДж? Сопротивление проводника 24 Ом?

1) 0,64 с 2) 1,56 с

3) 188 с 4) 900 с

Последовательное и параллельное соединения

Две проволоки одинаковой длины из одного и того же материала включены последовательно в электрическую цепь. Сечение первой проволоки в 3 раза больше сечения второй. Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в первой проволоке

1) в 3 раза больше, чем во второй

2) в 3 раза меньше, чем во второй

3) в 9 раз больше, чем во второй

4) в раз меньше, чем во второй

Три резистора, имеющие сопротивления Ом, Ом и Ом, включены последовательно в цепь постоянного тока. Чему равно отношение работ электрического тока, совершенных при прохождении тока через эти резисторы за одинаковое время?

1) 1 : 4 : 6 2) 1 : 2 : 3

3) 3 : 2 : 1 4) 1 : 4 : 9

Три резистора, имеющие сопротивления Ом, Ом и Ом, включены параллельно в цепь постоянного тока. Чему равно отношение работ электрического тока, совершенных при прохождении тока через эти резисторы за одинаковое время?

Участок цепи, состоящий из двух одинаковых резисторов, соеди­ненных первый раз параллельно, а второй раз последовательно, подключается к источнику тока, обеспечивающему в обоих случаях одинаковое напряжение на его концах. Количество теплоты, выде­ляющееся на каждом из резисторов за одинаковый промежуток времени, во втором случае

1) в 4 раза меньше, чем в первом случае

2) в 16 раза меньше, чем в первом случае

3) в 4 раза больше, чем в первом случае

4) в 16 раз больше, чем в первом случае

Три лампы с маркировками Л1 (3 В, 3 Ом), Л2 (2В, 1А) и Л3 (3 В, 4,5 Вт) соединены по схеме на рисунке. Какое количество теплоты выделится на лампе Л3 за 1 мин? Считать, что сопротивле-ние ламп не зависит от температуры. (120 Дж)

Какая лампа горит ярче других? Все лампы одинаковые.

К источнику постоянного тока с внутренним сопротивлением 2 Ом подключен резистор сопротивлением 4 Ом. Напряжение на полюсах источника равно 6 В. Какое количество теплоты выделяется во всей цепи в единицу времени? (13,5 Дж)

К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 10 м приложили разность потенциалов 1 В. Определите промежуток времени, в течение которого температура проводника повысится на 10 К. Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. Плотность меди 8900 кг/м3, удельное сопротивление меди 1,7×10–8 Ом×м, удельная теплоёмкость меди 380 Дж/(кг×К). (57,5 с)

К однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 40 м приложили разность потенциалов 10 В. Каким будет изменение температуры проводника за 15 с? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. Плотность меди 8900 кг/м3, удельное сопротивление меди 1,7×10–8 Ом×м, удельная теплоёмкость меди 380 Дж/(кг×К). (16 К)

К однородному медному цилиндрическому проводнику на 15 с приложили разность потенциалов 1 В. Какова длина проводника, если его температура повысилась на 10 К? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. Плотность меди 8900 кг/м3, удельное сопротивление меди 1,7×10–8 Ом×м, удельная теплоёмкость меди 380 Дж/(кг×К). (5,1 м)

7. Задачи по фотографии № 1

Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5). После этого он провёл измерения напряжения на полюсах и силы тока в цепи при различных сопротивлениях внешней цепи. По данным значениям определите ЭДС и внутреннее сопротивление батарейки. (3,8 В; 1,2 Ом)

Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5) (см. фотографии: опыт 1, опыт 2). После этого он измерил напряжение на полюсах источника тока и силу тока в цепи при двух положениях ползунка реостата. Определите КПД источника тока в первом опыте. (84 %)

Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5). После этого он провёл измерения напряжения на полюсах и силы тока в цепи при различных сопротивлениях внешней цепи. По данным значениям определите работу, которая совершается за 1 мин внутри источника в первом опыте. (18 Дж)

Ученик собрал электрическую цепь, состоящую из батарейки (1), реостата (2), ключа (3), амперметра (4) и вольтметра (5). После этого он провёл измерения напряжения на полюсах и силы тока в цепи при различных сопротивлениях внешней цепи. По данным значениям определите количество теплоты, выделяющееся внутри батарейки за 1 мин во втором опыте. (72 Дж)

Лекция №3

Электронагрев. Электродный нагрев. Инфракрасный нагрев. Диэлектрический нагрев. Индукционный нагрев. Общие сведения о топливе.

Электронагрев.

В современных тепловых аппаратах широко применяют различного рода нагревательные элементы, в которых электрический ток преобразуется в теплоту.

Количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока по проводнику, может быть вычислено по формуле:

где Р – мощность, Вт; τ – продолжительность прохождения тока через проводник, с.

Эта формула является наиболее удобной при определении количества теплоты и используется при составлении уравнения теплового баланса аппарата, работающего на электронагреве.

Если проводник включен в однофазную электрическую цепь, мощность определяется по соотношению:

(*)

где I – сила тока, А; U – электрическое напряжение, В.

а если в трехфазную — то по формуле:

где U_л — линейное электрическое напряжение, В; I_л — линейный ток, А.

Э то соотношение справедливо для случая равномерной загрузки всех трех фаз сети и включения проводников либо на треугольник, либо на звезду.

При неравномерной загрузке фаз суммарная мощность электронагревателей суммируется из фазных мощностей:

где Р_общ — общая мощность проводников, включенных в трехфазную электрическую цепь, Вт; Р _А, Р_В, Р_С — мощности проводников, включенных соответственно на фазу А, В и фазу С, Вт.

При этом мощность на каждой из фаз может быть вычислена по формуле (*), если в нее подставить значения фазного тока и фазного напряжения.

При включении электронагревателя в однофазную цепь мощность регулируют изменением величины электросопротивления. Практически это достигают, выполнив проводник из нескольких сопротивлений и изменяя последовательность их соединений в электросети.

В трехфазных электрических цепях при равномерной загрузке всех фаз регулирование мощности осуществляется путем использования групп нагревателей, включенных на треугольник, или переключения схемы включения проводников с треугольника на звезду (см. рисунок).

Электродный нагрев основан на непосредственном пропускании электрического тока через продукт.

В этом случае пищевой продукт выполняет роль проводника, включенного в электрическую цепь, и, следовательно, тепловой эффект от прохождения электрического тока определяется законом Джоуля-Ленца и вычисляется по формуле:

где Q – количество выделившейся теплоты, Дж; R – электрическое сопротивление, Ом; I – сила тока, А; τ – продолжительность прохождения тока через проводник, с.

Для включения пищевого продукта в электрическую цепь используют электроды — металлические пластины, находящиеся под электрическим напряжением и погружаемые в слой продукта (жидкой или твердой консистенции). Именно по этой причине нагрев называется электродным.

(Нарисовать рисунок).

L_э – ширина пластины; h – глубина погружения; b – расстояние между пластинами

Мощность при электродном нагреве для случая использования плоских параллельно расположенных пластинчатых электродов может быть вычислена по формуле

где Р — выделяемая мощность, Вт; U — электрическое напряжение на электродах, В; l_э — длина электрода, м; h — глубина погружения электрода, м; р — удельное сопротивление электролита (продукта), Ом-м; b — расстояние между электродами, м.

Основные способы регулирования мощности при электродном нагреве:

— изменение степени погружения электродов в электролит;

— экранирование части пространства между электродами специальной диэлектрической пластиной и изменение мощности при ее перемещении;

— попеременное включение на электрическое напряжение групп электродов различной площади.

Инфракрасный (ИК) нагрев. Использование ИК-нагрева позволяет интенсифицировать процесс тепловой обработки, повысить качество готовой продукции, снизить удельный расход энергии по сравнению с процессами нагрева изделий при непосредственном выделении теплоты в токопроводящем материале.

ИК-излучение, как и любой другой вид электромагнитных колебаний, обладает волновыми и корпускулярными свойствами, поэтому его характеризуют длиной волны, частотой колебаний и энергией каждого кванта при данной температуре:

где ε — энергия кванта, Вт·с; h = 6,624·10 -34 Вт·с 2 — постоянная Планка; ν — частота колебаний, с -1 ; λ — длина волны излучения, м.

ИК-излучение — испускание кванта энергии в результате сложного взаимодействия колебательных и вращательных движений атомов и молекул, перехода электронов с одних энергетических уровней на другие. Так как подобные процессы происходят в нагретых телах, то любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля (-273 в С), может служить источником ИК-излучения.

При правильном выборе источника излучения и толщины продукта можно осуществить его объемный нагрев за счет ИК-облучения, что резко сокращает время тепловой обработки.

Обычно ИК-излучение используют для жесткого нагрева поверхности изделий, т. е. такого, при котором за счет высокой плотности лучистого потока или высокой температуры греющей среды происходит интенсивный прогрев поверхности с испарением влаги в тонком поверхностном слое и с перегревом этого слоя до температур 120. 130 °С. В результате на поверхности изделий формируется специфическая корочка, обладающая органолептическими свойствами жареного (или печеного) изделия.

Диэлектрический нагрев. Значительное место в общественном питании занимают тепловые аппараты, работающие на СВЧ-нагреве. Сущность его заключается в следующем.

Пищевые продукты относятся к диэлектрикам, т. е. к материалам, в которых заряженные частицы — электроны и ионы — связаны между собой и не могут свободно перемещаться, а способны лишь смещаться относительно друг друга или переориентироваться в пространстве под действием электрического поля. В реальных диэлектриках возникает ток смещения (ток поляризации), который имеет место только в переменных по времени электрических полях. Энергия электромагнитного поля, расходуемая на поляризацию молекул или атомов, приводит к его нагреву.

Тепловое воздействие наиболее эффективно проявляется при частотах порядка от 10 3 до 3·10 3 МГц. Для практического использова­ния выделена полоса в 2375 МГц.

Глубина проникновения поля внутри обрабатываемого продукта может быть оценена при использовании соотношения:

где Δ — глубина проникновения СВЧ-поля, см; f — частота, МГц; tgδ — тангенс угла диэлектрических потерь; ε’ — относительная диэлектрическая проницаемость.

СВЧ-нагрев — специфический вид нагрева; при правильном выборе мощности и толщины обрабатываемого полуфабриката происходит объемный прогрев и время тепловой обработки сокращается в 5. 10 раз.

Однако при этом наблюдаются и некоторые нежелательные эффекты:

— поверхностный слой при СВЧ-нагреве за счет теплообмена с окружающей средой имеет температуру ниже температуры кипения, что исключает испарение влаги за счет кипения, но не исключает испарения за счет диффузии. Изделие подсыхает и приобретает нетоварный внешний вид;

— из-за неоднородности пищевого продукта происходит селективное тепловое действие СВЧ-поля на различные ингредиенты, и в результате наблюдается неравномерность температур в объеме продукта в процессе нагрева.

Индукционный нагрев. Известно, что если внутри любых сплошных проводников меняется электромагнитное поле, то в них образуются индукционные токи, называемые вихревыми токами, или токами Фуко.

Тепловой эффект, возникающий в проводниках, объясняется именно действием вихревых токов, наблюдаемым при нагреве сердеч­ников трансформаторов или индукционных катушек. Если в качестве сердечника используется рабочая камера аппарата, то получается печь, называемая индукционной. Если в определенной локальной зоне создается переменное электромагнитное поле и в него помещается посуда или функциональная емкость, выполненная из ферромагнитных сплавов, то ее стенки будут нагреваться вихревыми токами и тем самым передавать теплоту пищевому продукту.

Преимуществами такого нагрева являются:

— равномерный нагрев стенок рабочей камеры;

— сравнительно низкие температуры проводников, близкие к темпе­ратуре среды в рабочей камере;

— проявление теплового действия только в момент размещения в электромагнитном поле материалов с ферромагнитными свойствами и отсутствие нагрева по отношению к окружающей среде;

— быстрый нагрев стенок камеры.

Серьезными недостатками аппаратов, реализующих индукционный нагрев, являются повышенный расход дорогостоящих цветных металлов (в первую очередь меди на изготовление обмотки) и перегрев в холостом режиме нагрева при отсутствии нагрузки.

Глубина проникновения может быть приближенно определена по формуле:

где р — удельное электрическое сопротивление нагреваемого материала, Ом • м; μ -относительная магнитная проницаемость материала; f— частота поля, Гц.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТОПЛИВЕ

Эффективность использования того или иного вида топлива в качестве источника тепловой энергии связана с условиями его сжигания, добычи, хранения и транспортировки, а также с обеспечением безопасности.

Газообразное топливо. Газ является топливом для большинства действующих в стране тепловых электростанций и паровых котлов средней и малой мощности, а также тепловых технологических аппаратов пищевой промышленности и общественного питания.

Природный газ является более дешевым источником теплоты, чем электроэнергия; стоимость единицы теплоты (Дж) при сжигании газа в 3. 7 раз меньше, чем при электронагреве.

Наибольшее значение имеют природные горючие газы, которые состоят преимущественно из углеводородов.

В состав природных газов кроме углеводородного метанового ряда С.Н_n+2 входят также углекислый газ (СО₂), сероводород (H₂S), азот (N2) и т.д.

Из углеводородных газов преобладающим компонентом является метан (СН₄). Другие компоненты, такие, как этан (С₂Н₆), пропан (С₃Нз), бутан (С₄Н₁₀), пентан (С₅Н₁₂) и др., находятся в сравнительно меньших количествах.

Искусственные горючие газы являются продуктом переработки каменного угля, торфа, сланцев, нефти, дерева или побочным продуктом доменного производства.

По способу производства искусственные горючие газы подразделяются на следующие основные группы: коксовые и полукоксовые, а также генераторные газы, получаемые в процессе газификации бурых углей.

Коксовый и полукоксовый газы. Получаются в результате сухой перегонки, т. е. при нагревании в печах твердого или жидкого топлива без доступа воздуха. Если перегонка осуществляется при температурах 1000. 1100 ‘С, то получается коксовый газ, а при температурах 500. 550 °С — полукоксовый.

Генераторные газы получаются в газогенераторах путем продувания воздухом слоя раскаленного топлива. В нижней части слоя происходит сгорание углерода с образованием С0₂. Продукты сгорания проходят верхнюю зону слоя топлива и взаимодействуют с углеродом топлива.

В результате вдувания паровоздушной смеси получают смешанный генераторный газ (паровоздушный газ), а при продувании паром -водяной генераторный газ.

Сжиженные газы. Состоят из легкоконденсирующихся при сжатии газообразных углеводородов. Основными их компонентами являются пропан и бутан. В промышленном масштабе выпускают сжиженные газы трех марок: 1) технический пропан; 2) технический бутан; 3) смесь технического пропана и технического бутана.

Сжиженные газы хранят и транспортируют к потребителю в цистернах или баллонах, а сжигают в газообразном состоянии.

Твердое и жидкое топливо самостоятельно.

Урок по физике » Работа электрического поля . Закон Джоуля — Ленца»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Работа электрического тока, мощность, закон Джоуля — Ленца

Чему равно время прохождения тока силой 5 А по проводнику, если при напряжении на его концах 120 В в проводнике выделяется количество теплоты, равное 540 кДж? (Ответ дайте в секундах.)

В электронагревателе с неизменным сопротивлением спирали, через который течёт постоянный ток, за время t выделяется количество теплоты Q. Если силу тока и время t увеличить вдвое, то во сколько раз увеличится количество теплоты, выделившееся в нагревателе?

Резистор 1 с электрическим сопротивлением 3 Ом и резистор 2 с электрическим сопротивлением 6 Ом включены последовательно в цепь постоянного тока. Чему равно отношение количества теплоты, выделяющегося на резисторе 1, к количеству теплоты, выделяющемуся на резисторе 2 за одинаковое время?

На рисунке показан график зависимости силы тока в лампе накаливания от напряжения на её клеммах. Какова мощность тока в лампе при напряжении 30 В? (Ответ дайте в ваттах.)

Ученик собрал электрическую цепь, изображенную на рисунке. Какая энергия выделится во внешней части цепи при протекании тока в течение 10 мин? (Ответ выразите в кДж. Необходимые данные указаны на схеме. Амперметр считать идеальным.)

К источнику тока с ЭДС 2 В подключён конденсатор ёмкостью 1 мкФ. Какую работу совершил источник при зарядке конденсатора? (Ответ дайте в мкДж.) К источнику тока с ЭДС 2 В подключен конденсатор емкостью 1 мкФ. Какое тепло выделится в цепи в процессе зарядки конденсатора? (Ответ дайте в мкДж.) Эффектами излучения пренебречь

К идеальному источнику тока с ЭДС 3 В подключили конденсатор ёмкостью 1 мкФ один раз через резистор а второй раз — через резистор Во сколько раз во втором случае тепло, выделившееся на резисторе, больше по сравнению с первым? Излучением пренебречь. К источнику тока с ЭДС 4 В и внутренним сопротивлением подсоединили нагрузочное сопротивление. Чему оно должно быть равно, чтобы КПД источника был равен 50 %? (Ответ дайте в омах.)

В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, измерительные приборы идеальные, вольтметр показывает значение напряжения 8 В, а амперметр — значение силы тока 2 А. Какое количество теплоты выделится в резисторе за 1 секунду? (Ответ дайте в джоулях.)

Комната освещается четырьмя одинаковыми параллельно включёнными лампочками. Расход электроэнергии за час равен Q. Каким должно быть число параллельно включённых лампочек, чтобы расход электроэнергии в час был равен 2Q?

Электрический чайник мощностью 2,2 кВт рассчитан на включение в электрическую сеть напряжением 220 В. Определите силу тока в нагревательном элементе чайника при его работе в такой сети. Ответ приведите в амперах.

На корпусе электропечи-ростера имеется надпись: «220 В, 660 Вт». Найдите силу тока, потребляемого ростером. (Ответ дайте в амперах.)

На цоколе электрической лампы накаливания написано: «220 В, 60 Вт». Две такие лампы соединяют параллельно и подключают к напряжению 127 В. Какая мощность будет выделяться в двух этих лампах при таком способе подключения? (Ответ дать в ваттах, округлив до целых.) При решении задачи считайте, что сопротивление лампы не зависит от приложенного к ней напряжения. На цоколе электрической лампы накаливания написано: «220 В, 100 Вт». Три такие лампы соединяют параллельно и подключают к напряжению 127 В. Какая мощность будет выделяться в трёх этих лампах при таком способе подключения? (Ответ дать в ваттах, округлив до целых.) При решении задачи считайте, что сопротивление лампы не зависит от приложенного к ней напряжения.

В школьной лаборатории есть два проводника круглого сечения. Удельное сопротивление первого проводника в 2 раза больше удельного сопротивления второго проводника. Длина первого проводника в 2 раза больше длины второго. При подключении этих проводников к одинаковым источникам постоянного напряжения за одинаковые интервалы времени во втором проводнике выделяется количество теплоты в 4 раза большее, чем в первом. Каково отношение радиуса второго проводника к радиусу первого проводника?

В школьной лаборатории есть два проводника круглого сечения. Удельное сопротивление первого проводника в 2 раза больше удельного сопротивления второго проводника. Длина первого проводника в 2 раза больше длины второго. При подключении этих проводников к одинаковым источникам постоянного напряжения за одинаковые интервалы времени во втором проводнике выделяется количество теплоты в 4 раза меньшее, чем в первом. Чему равно отношение радиуса первого проводника к радиусу второго проводника?

Какая мощность выделяется в резисторе R1, включённом в электрическую цепь, схема которой изображена на рисунке? (Ответ дать в ваттах.) R1 = 3 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 1 Ом, ЭДС источника 5 В, внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало.

Какая мощность выделяется в резисторе R2, включённом в электрическую цепь, схема которой изображена на рисунке? (Ответ дать в ваттах.) R1 = 3 Ом, R2 = 2 Ом, R3 = 1 Ом, ЭДС источника 5 В, внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало.

Какая мощность выделяется в участке цепи, схема которого изображена на рисунке, если R = 16 Ом, а напряжение между точками A и B равно 8 В? Ответ приведите в ваттах.

Какая мощность выделяется в участке цепи, схема которого изображена на рисунке, если R = 27 Ом, а напряжение между точками A и B равно 9 В? Ответ приведите в ваттах.

Через участок цепи (см. рисунок) течёт постоянный ток I = 6 А. Чему равна сила тока, которую показывает амперметр? (Ответ дайте в амперах.) Сопротивлением амперметра пренебречь.

Резистор с сопротивлением подключают к источнику тока с ЭДС и внутренним сопротивлением Если подключить этот резистор к источнику тока с ЭДС и внутренним сопротивлением то во сколько раз увеличится мощность, выделяющаяся в этом резисторе?

На графике показана экспериментально полученная зависимость силы тока I, текущего через лампу накаливания, от напряжения U на лампе. Такую лампу подключили к источнику постоянного напряжения 2 В. Какую работу совершит электрический ток в нити накаливания лампы за 5 секунд? Ответ выразите в Дж.

На графике показана экспериментально полученная зависимость силы тока I, текущего через лампу накаливания, от напряжения U на лампе. Такую лампу подключили к источнику постоянного напряжения 4 В. Какую работу совершит электрический ток в нити накаливания лампы за 10 секунд? Ответ выразите в Дж.

Через участок цепи (см. рисунок) течёт постоянный ток I = 4 А. Какую силу тока покажет включённый в эту цепь идеальный амперметр, если сопротивление каждого резистора r = 1 Ом? Ответ выразите в амперах.

Точечный положительный заряд величиной 2 мкКл помещён между двумя протяжёнными пластинами, равномерно заряженными разноимёнными зарядами. Модуль напряжённости электрического поля, создаваемого положительно заряженной пластиной, равен 103 кВ/м, а поля, создаваемого отрицательно заряженной пластиной, в 2 раза больше. Определите модуль электрической силы, которая будет действовать на указанный точечный заряд. Ответ дайте в ньютонах. Точечный положительный заряд величиной 2 мкКл помещён между двумя протяжёнными пластинами, равномерно заряженными положительными зарядами. Модуль напряжённости электрического поля, создаваемого одной пластиной, равен 103 кВ/м, а поля, создаваемого второй пластиной, в 2 раза больше. Определите модуль электрической силы, которая будет действовать на указанный точечный заряд. Ответ дайте в ньютонах.

На рисунке приведена схема электрической цепи, состоящей из конденсатора ёмкостью С, резистора сопротивлением R и ключа К. Конденсатор заряжен до напряжения U = 20 В. Заряд на обкладках конденсатора равен q = 10–6 Кл. Какое количество теплоты выделится в резисторе после замыкания ключа К? Ответ выразите в мкДж.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Онлайн-конференция для учителей, репетиторов и родителей

Формирование математических способностей у детей с разными образовательными потребностями с помощью ментальной арифметики и других современных методик

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

• Все материалы
• Статьи
• Научные работы
• Видеоуроки
• Презентации
• Конспекты
• Тесты
• Рабочие программы
• Другие методич. материалы

• Зимина Ирина ВалентиновнаНаписать 322 05.06.2020

Номер материала: ДБ-1204152

• Физика
• 11 класс
• Презентации

05.06.2020 0

05.06.2020 0

04.06.2020 0

25.05.2020 0

21.05.2020 0

10.05.2020 0

18.04.2020 0

13.04.2020 0

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Екатерина Костылева из Тюменской области стала учителем года России – 2021

Время чтения: 1 минута

В пяти регионах России протестируют новую систему оплаты труда педагогов

Время чтения: 2 минуты

Названы пять призёров конкурса «Учитель года России – 2021»

Время чтения: 6 минут

На «Госуслугах» пройдет эксперимент по размещению документов об образовании

Время чтения: 2 минуты

В Воронеже всех школьников переведут на удаленку из-за COVID-19

Время чтения: 1 минута

В Госдуме рассмотрят вопрос верификации образовательных онлайн-курсов

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Расчет расходов на нагрев воды

Сколько кВт·ч энергии тратится на нагрев воды

Справка

Этот калькулятор высчитает сколько денег, электроэнергии и времени тратится на нагрев воды. Вам не потребуется ни формул, ни коэффициентов: просто введите ваши данные и получите ответ.

Для расчета потребленной электроэнергии надо указать температуру холодной и горячей воды, а также её объём (массу). Вы можете указать КПД нагревательного прибора, если он вам известен. Если задать КПД 100%, то расчет покажет только полезную мощность затраченную на нагрев воды. При указании реального КПД расчет выдаст полную мощность, потребленную от сети.

Чтобы высчитать полную стоимость нагрева воды, необходимо задать ваш тариф на электроэнергию в рублях.

Чтобы оценить сколько времени занимает нагрев, укажите мощность электроприбора, которым вы греете воду, в киловаттах (кВт). Мощность часто указана на корпусе прибора, а также в его руководстве по эксплуатации или паспорте.

Примеры

Кипячение воды в электрочайнике

Обычно я наливаю в чайник воду комнатной температуры 20°C до отметки 1 литр и всегда довожу до кипения (до 100 градусов). Мощность чайника 2 кВт. Простейший расчет показывает, что на кипячение потратится примерно 0,1 кВт ч (киловатт часов) электроэнергии, 3 минуты времени, и, по московским тарифам, пятьдесят копеек денег.

Значит, каждое чаепитие прибавляет пол рубля в счет за электроэнергию, но это значительно меньше цены порции чая или кофе.

Подогрев воды в накопительном водонагревателе

Принимая душ, я каждый раз полностью опустошаю всю горячую воду из накопительного нагревателя, потому как в конце вода становится холодной. Зимой нагреватель греет холодную водопроводную воду от 5 до 45 градусов. Объем бачка 80 литров. При мощности тэнов 2 кВт, свежая вода в бачке будет нагреваться 2 часа, при этом потратится примерно 4 кВт электроэнергии и 20 рублей денег на её оплату. Летом вода греется от 18 до 45.

Значит, зимой каждое принятие душа обходится семейной казне в 20 рублей, а летом — в 15 рублей, если не считать стоимость холодной воды.

Замечание о кпд нагрева воды

Существует распространенное ошибочное мнение о том, что водяные электронагреватели имеют кпд равный 100%. Это вызвано тем, что в теоретических расчётах потерями энергии нередко пренебрегают из-за их малой величины. Но когда расчёты имеют практическое применение, то нетрудно заметить, что в действительности потери энергии при нагреве воды происходят уже с первых секунд. В зависимости от нагревательного прибора это могут быть следующие основные виды потерь:

• на разогрев самого нагревательного элемента (особенно много для электроплиты),
• на нагрев стенок ёмкости (чайника, бака),
• теплопередача и тепловое излучение энергии в окружающую среду от стенок ёмкости и непогружного нагревательного элемента),
• испарение с поверхности воды в открытых емкостях (кастрюлях и чайниках без крышки),
• потери на парообразование при кипении (самый мощный канал потерь).

Исходя из направлений основных потерь, нетрудно определить мероприятия по повышению кпд процесса нагрева воды:

• использование погружного нагревательного элемента,
• использование закрытой ёмкости,
• теплоизоляция ёмкости,
• использование минимально необходимой температуры нагрева,
• отключение при возникновении кипения.

В качестве дополнительных потерь можно отметить:

• потери в электрических проводах и контактах (разогрев проводов и штепсельной вилки электроприбора).
• потери на побочных электрохимических процессах (ионные нагреватели, электрохимическое разложение воды, электрохимическое растворение анода),
• потери на звук (шум, издаваемый пузырьками пара в месте контакта нагревателя или горячей поверхности с водой).

С точки зрения только потерь энергии дополнительные потери являются мизерными и несущественными, однако с точки зрения незапланированных расходов и рисков эти потери требуют особого внимания:

• Разогрев проводов электропитания в лучшем случае приводит к временной поломке проводов/розетки/вилки, в худшем — к пожару, поражению электрическим током, ожогу.
• Электрохимические процессы насыщают воду ионами металлов, разъедают бак и погружной нагревательный элемент. Первое делает воду непригодной для питья, второе сокращает срок службы водонагревателя и может вызвать потоп, если бак проржавеет насквозь.
• Шум при нагреве воды является индикатором того, что на поверхности контакта воды с горячим металлом происходит парообразование. Этот процесс приводит к образованию накипи. Из-за того, что накипь плохо проводит тепло, нагревательный элемент начинает перегреваться, приходя в негодность ускоренными темпами (также немного увеличивается время нагрева). Поломка нагревательного элемента может привести к поражению людей электрическим током). Также, шум сам по себе может мешать окружающим, вызывая шумовое загрязнение.

Исходя из направлений дополнительных потерь, выделяются мероприятия по избеганию и снижению их негативных последствий:

• Использование исправной электросети (исправного заземления), периодическая проверка нагрева питающих проводов, своевременное устранение проблем.
• Нагрев питьевой воды только специально предназначенными для этого приборами.
• Своевременная замена анода в водонагревателях (магниевый анод, алюминиевый анод).
• Отключение нагревателя от водопровода и электросети на время отсутствия людей.
• Использование активных систем защиты от протечек (автоматический клапан перекрывает подачу воды при намокании пола там, где установлен датчик).
• Использование УЗО (устройство защитного отключения) для водонагревателей, и периодическая проверка работоспособности этого устройства 1 раз в полгода.
• Снижение температуры поверхности горячего металла в месте контакта с водой (для снижения образования накипи и шума) следующими способами или их комбинациями:
  — снижение мощности нагревателя без снижения площади контакта;
  — увеличение площади контакта нагревателя с водой без увеличения мощности (например, предпочесть тен с бОльшей удельной площадью, если позволяет пространство);
  — активное регулирование (ограничение) температуры нагревателя симисторным (транзисторным) блоком управления;
  — установка дополнительных тенов, работающих одновременно, но со сниженной мощностью (последовательное включение);
  — периодическая проверка наличия накипи, своевременная очистка;
  — увеличение скорости потока воды около тена или нагревательной поверхности.