Нагреватель со спиралью сопротивлением R = 240 Ом по местили в сосуд с водой при температуре t = 20 °С, масса которой m1 = 0,50 кг, и включили в сеть напряжением U = 220 В. Какая…

Для решения задачи необходимо использовать формулы из физики, связанные с электрическим током, теплом и массовым превращением веществ.

1. Определение мощности нагревателя:
   Мощность электрического нагревателя (P) можно рассчитать по формуле:
   \[ P = \frac{U^2}{R} \]
   где \( U = 220 \) В — напряжение, \(\ R = 240 \) Ом — сопротивление.

   Подставим значения:
   \[ P = \frac{(220)^2}{240} \]
   \[ P = \frac{48400}{240} \approx 201,67 \text{ Вт} \]

2. Учет КПД нагревателя:
   КПД (η) нагревателя равен 80% или 0,8. Следовательно, полезная мощность (P_полезн) будет:
   \[ P_{\text{полезн}} = P \cdot \eta = 201,67 \cdot 0,8 \approx 161,34 \text{ Вт} \]

3. Расчет энергии за заданный промежуток времени:
   Время, за которое будет происходить нагрев, равно τ = 20 мин, что нужно перевести в секунды:
   \[ τ = 20 \cdot 60 = 1200 \text{ секунд} \]

   Теперь вычислим количество энергии (Q), которую выделит нагреватель за это время:
   \[ Q = P_{\text{полезн}} \cdot τ = 161,34 \cdot 1200 \approx 193608 \text{ Дж} \]

4. Расчет количества воды, которое будет превращено в пар:
   Чтобы найти массу воды, которая выкипит, используем формулу для определения тепла, необходимого для нагрева и испарения воды:
   \[ Q = m \cdot L \]
   где L — удельная теплота парообразования воды (примерно \( L = 2260 \text{ кДж/кг} = 2260000 \text{ Дж/кг} \)).

   Перепишем уравнение:
   \[ m = \frac{Q}{L} \]

   Подставляем полученные значения:
   \[ m = \frac{193608}{2260000} \approx 0,0858 \text{ кг} \]

5. Ответ:
   Massa воды, которая выкипит за 20 минут, составляет примерно 0,0858 кг или 85,8 г.

Эти шаги помогают понять, как рассчитывается масса воды, выкипающей при заданных условиях, используя физику электричества и тепла.