№4. Спиральная никелиновая проволока, через которую пропускается ток силой 2 А при напряжении 2 В, опущена в 1 л керосина. На сколько градусов нагреется керосин за 10 мин.

Решение:

Для решения этой задачи воспользуемся законом Джоуля-Ленца для количества теплоты, выделяемой спиралью, и формулой для количества теплоты, необходимого для нагрева жидкости.

1. Расчет мощности спирали:

Мощность (P) можно найти по формуле: P = U * I, где:

• U — напряжение (2 В)
• I — сила тока (2 А)

P = 2 В * 2 А = 4 Вт

2. Расчет количества теплоты, выделяемой спиралью:

Количество теплоты (Q_спирали) равно мощности, умноженной на время (t). Время должно быть в секундах: t = 10 мин * 60 с/мин = 600 с.

Q_спирали = P * t = 4 Вт * 600 с = 2400 Дж

3. Расчет количества теплоты, необходимого для нагрева керосина:

Предполагаем, что вся выделяемая спиралью теплота идет на нагрев керосина (КПД = 100%).

Количество теплоты (Q_керосина) рассчитывается по формуле: Q_керосина = c * m * ΔT, где:

• c — удельная теплоемкость керосина (примем ≈ 2100 Дж/(кг*°C))
• m — масса керосина. Объем 1 л керосина ≈ 0,8 кг (плотность керосина ≈ 0,8 кг/л)
• ΔT — изменение температуры (то, что нам нужно найти)

Q_керосина = 2100 Дж/(кг*°C) * 0,8 кг * ΔT = 1680 Дж/°C * ΔT

4. Приравниваем количество теплоты:

Q_спирали = Q_керосина

2400 Дж = 1680 Дж/°C * ΔT

ΔT = 2400 Дж / 1680 Дж/°C ≈ 1,43 °C

Ответ: Керосин нагреется примерно на 1,43 °C.