Po włożeniu do 2 litrów wody o temperaturze 20oC grzałki zasilanej napięciem 220 V okazało się, że po 30 minutach, ¼ gotującej się wody wyparowała, a woda zagotowała się. Oblicz ile minut trwało zagotowanie wody, a ile wrzenie w tym procesie. Oblicz moc grzałki, natężenie prądu w obwodzie i opór grzałki.
C= 4190 J / kg oC --- ciepło wł. wody
C= 2,3 Mj /kg --- ciepło promieniowania
V=2l -> m=2kg bo gęstość wody d=1000kg/m3
t1=20 C
t2=100 C
t=30min=1800 s
C= 4190 J / kg oC --- ciepło wł. wody
Cp= 2,3 Mj /kg --- ciepło parowania
mw=¼ m= 0,5kg -ilość wody wyparowanej
zakładamy że nie ma żadnych strat
potrzebne ciepło:
- do zatogowania: Q1=m*c*(t2-t1)=2*4190*80=670400 J
- do wyparowania: Q2=mw*cp=0,5*2300000=1150000 J
Q=Q1+Q2
Q=1820400 J
P -moc grzałki, wyliczona z potrzebnego ciepła:
P=Q/t
P=1820400/1800
P=1011 W
P≈1000 W
P= 1kW
czas do zagotowania wody:
Q1=P*tg -> tg=Q1/P
tg=670400/1000
tg=670s=11min 10s
czas wrzenia:
Q2=P*tw -> tw=Q2/P
tw=1150000/1000
tw=1150s=19min 10s
sprawdzenie: t=tg+tw=11'10"+19'10"≈30min
natężenie prądu w obwodzie:
P=U*I -> I=P/U
I=1000/220
I=4,55 A
