Решение 2662. В сосуд наливают воду при комнатной температуре. В воду погружают нагревательные элементы с сопротивлениями R1 и R2, подключённые к источнику постоянного напряжения так, как показано на рис. а. Оставив

Задание 27. В сосуд наливают воду при комнатной температуре. В воду погружают нагревательные элементы с сопротивлениями R1 и R2, подключённые к источнику постоянного напряжения так, как показано на рис. а. Оставив ключ К в положении 1, доводят воду до кипения. Затем кипяток выливают, сосуд охлаждают до комнатной температуры, вновь наполняют таким же количеством воды при комнатной температуре и, повернув ключ К в положение 2 (рис. б), повторяют опыт. Напряжение источника в опытах одинаково. Опираясь на законы электродинамики и молекулярной физики, объясните, в каком из приведённых опытов вода закипит быстрее.

Решение.

1. Согласно закону Джоуля-Ленца при протекании электрического тока через нагревательный элемент выделяется теплота, которая расходуется на нагревание воды и доводит её до кипения:

2. В первом опыте к источнику подключены два нагревательных элемента, соединённых последовательно. Их общее сопротивление R = Rl + R2. Во втором опыте при переключении ключа К в положение 2 нагревательный элемент сопротивлением R2 отключается от источника, при этом общее сопротивление уменьшается: R = R1.

3. Уменьшение общего сопротивления нагревательных элементов R приведёт к увеличению выделяемой тепловой мощности: . Следовательно, во втором опыте для доведения воды до кипения потребуется меньше времени: Q = N∙t.

4. Вода закипит быстрее во втором опыте.

Ответ: вода закипит быстрее во втором опыте.

Научись программировать на Python бесплатно!

Другие задания: