Термопот это термос, внутри которого установлен электрический нагревательный элемент. Нагревательный элемент поддерживает требуемую температуру, т. е. включается, если температура…

Ниже даю подробное решение по каждому пункту. Я буду исходить из следующих данных и допущений (как в задаче):

• Мощность нагревательного элемента P = 2.8 кВт.
• Напряжение сети 220 В (для расчётов по номиналу).
• Удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°С), плотность ρ = 1000 кг/м³.
• Вопросы во второй и последующие части могут содержать опечатки; для конкретных расчётов я придерживался разумной интерпретации, но если ваши цифры отличаются, скажите — скорректирую.

1. Какой минимальный ток должен иметь защитный автомат?

• Мощность термопота: P = 2.8 кВт = 2800 Вт.
• Напряжение сети: U = 220 В.
• Ток, потребляемый устройством: I = P / U = 2800 / 220 ≈ 12.727 A.
• Практически выбирают ближайший стандартный номинал автоматического выключателя выше этой величины. Обычно берут 16 A.
• Ответ: минимальная номинальная сила тока защитного автомата ≈ 16 А.

2. Напряжение сети упало до 174 В. Какую мощность будет иметь термопот?

• Сопротивление нагревательного элемента при номинальном питании: R = U^2 / P = 220^2 / 2800 = 48400 / 2800 ≈ 17.29 Ω.
• При напряжении 174 В мощность будет такая же по сопротивлению: P' = U^2 / R = 174^2 / 17.29 ≈ 30276 / 17.29 ≈ 1750 Вт ≈ 1.75 кВт.
• Ответ: примерно 1.75 кВт (округленно).

3. В термопот залили 3 л воды при 13°C. За какое время вода нагреется до 100°C?

• Масса воды m = 3 кг (плотность 1 кг/л).
• Температурное повышение ΔT = 100 - 13 = 87°C.
• Время нагрева при постоянной мощности: t = m c ΔT / P. t = 3 кг · 4200 Дж/(кг·°С) · 87°С / 2800 Вт. Численно: 3 · 4200 · 87 = 1 096 200 Дж; 1 096 200 / 2800 ≈ 391.5 с. Преобразуем в минуты: 391.5 с ≈ 6.5 мин (с округлением до десятых).
• Ответ: примерно 6.5 минут.

4. Какой максимальный объём воды можно довести до температуры 10°C за 5 минут, если её начальная температура 15°C? (задан напряжением 28…) Сразу отмечу: здесь есть некоторая неоднозначность из-за текста (“напряжением 28” неясно, что имеется в виду). Предположу два варианта и дам ответ по каждому.

Вариант А: прибор всё-таки подключён к сети на 28 В (уменьшенная мощность по закону P = V^2 / R).

• При номинальном 220 В: R = 17.29 Ω (как выше).
• При 28 В мощность P' = V^2 / R ≈ 28^2 / 17.29 ≈ 784 / 17.29 ≈ 45.3 Вт.
• За 5 минут энергия, доступная для нагрева: E = P' · t = 45.3 Вт · 300 с ≈ 13 590 Дж.
• Чтобы нагреть воду от 15°C до 10°C (ΔT = -5°C) нужна отнюдь не энергия нагревом, а охлаждение. Нагревать до более высокой температуры нельзя при отрицательном ΔT. Поэтому максимум для такой цели невозможен; если же цель была «до 100°C» или «до 85°C», тогда расчёты дают совсем другое число. В этом варианте физически вы при 28 В сможете нагреть очень мало воды, и к 10°C растапливать её нельзя.
• Если же цель была «нагреть до 100°C», то максимальный объём V по энергии E = m c ΔT: m = ρ V, ΔT = 85°C, E = 13 590 Дж, V_max = E / (ρ c ΔT) = 13 590 / (1000 · 4200 · 85) ≈ 13 590 / 357 000 000 ≈ 3.8 × 10^-5 м³ ≈ 0.038 л.
• Округление до десятых: V_max ≈ 0.0 л.
• Ответ по варианту А: примерно 0.0 л (прижмите к десятым).

Вариант Б: под напряжением 28 В речь идёт о тестовом допущении, но требовался другой уровень. Если вы пришлёте точное формулирование (напряжение сети и цель), скорректирую расчёт.

5. У нетерпеливого школьника: 5 л воды при 15°C. Каждую минуту он отливал в стакан по 100 г воды и измерял температуру отлитой порции. Через сколько минут вода в стакане имела температуру выше 33.7°C? Теплоёмкость стакана пренебречь.

• Исходим из той же модели, что и ранее: heater нагнетает энергию P = 2800 Вт, вода в термопоте имеет массу M_k на момент начала k-й минуты, и за 60 с энергия E = P·60.
• Обозначим: Δm = 0.1 кг за минуту (100 г). c = 4200 Дж/(кг·°С).
• Начальные условия: M_0 = 5.0 кг, T_0 = 15.0°C.
• За одну минуту энергия, поступающая в воду за счёт нагревателя, равна: ΔE = P · Δt = 2800 Дж/с · 60 s = 168,000 Дж.
• Температура воды в начале минуты увеличивается на: ΔT = ΔE / (M · c) = 168000 / (M · 4200) = 40 / M, где M — масса воды на начало минуты.
• После нагрева за минуту температура поднимается на ΔT и затем отливают 0.1 кг воды при этой новой температуре (отбирая порцию с температурой T, равной текущей T).
• Так как отливают порцию, но оставшаяся масса воды всё равно в той же самой температуре (E_end = (M-Δm)·c·T, и T сохраняется после отлива), то можно суммировать прирост температуры по минутам: T_0 = 15°C При каждой минуте: T_new = T_old + ΔT_i, где ΔT_i = 40 / M_i, M_i = 5.0 - 0.1 i (масса на начало i-й минуты). После отлива масса уменьшается на 0.1 кг: M_{i+1} = M_i - 0.1.
• Посчитаем по шагам:
  • Первая минута: M_0 = 5.0 кг → ΔT_0 = 40 / 5 = 8.0°C → T_1 = 15 + 8 = 23.0°C. После отлива масса стала 4.9 кг.
  • Вторая минута: M_1 = 4.9 кг → ΔT_1 ≈ 40 / 4.9 ≈ 8.163°C → T_2 ≈ 23.0 + 8.163 ≈ 31.163°C. Масса после отвода: 4.8 кг.
  • Третья минута: M_2 = 4.8 кг → ΔT_2 ≈ 40 / 4.8 ≈ 8.333°C → T_3 ≈ 31.163 + 8.333 ≈ 39.496°C.
• В стакане порция воды имеет температуру, равную T_end каждой минуты. Значит:
  • После 1-й минуты порция 23.0°C.
  • После 2-й минуты порция 31.16°C.
  • После 3-й минуты порция 39.50°C.
• Нужна первая минута, на которой температура порции > 33.7°C. Уже на третий месяц порция имеет температуру 39.50°C, что выше 33.7°C.
• Ответ: через 3 минуты.

Итого по задачам:

• Минимальная мощность автоматического выключателя: примерно 16 А.
• При падении напряжения до 174 В мощность термопота ≈ 1.75 кВт.
• 3 литра воды нагреться до 100°C за примерно 6.5 минут.
• При напряжении 28 В (если это действительно так), максимальный объём воды, который можно довести до 100°C за 5 минут, примерно 0.0 литра (округление до десятых литров); для другой цели нужна уточняющая формулировка задачи.
• Вопрос с отливаемыми порциями: через 3 минуты вода в стакане достигнет температуры выше 33.7°C.

Если нужно, могу пересчитать под более точные исходные данные (особенно по п. 4, который в тексте неясен) или привести явные формулы и таблицу для наглядности.