Дано:
<span> - никелиновая проволока диаметром 0,2 мм,
- </span><span>фарфоровый цилиндр диаметром 1,5 см,
- время</span><span> 10 минут,
- объём 1,2 л воды, масса = 0,0012 м</span>³*1000 кг/м³ = 1,2 кг,<span>
- температуре 20</span>°С, Δt = 20 K,<span>
- КПД установки 63 %,
- напряжение в сети 160 В.
Определяем количество тепла для нагрева:
</span>
Количество теплоты, которое надо передать телу, чтобы нагреть его от одной температуры до другой, находят по следующей формуле:
Q = cm(tк – tн)
Здесь tк и tн — конечная и начальная температуры, m — масса вещества, c — его удельная теплоемкость.
При температуре 20 градусов Цельсия и нормальном атмосферном давлении удельная теплоемкость воды равна<span> 4183 Дж/(кг·град). При температуре 100°С эта величина достигает значения 4220 Дж/(кг·град).
</span>Примем среднее значение с = 4200 Дж/(кг*град).
Получаем Q = 4200*1,2*(100-20) = <span>
403200 Дж.
С учётом кпд нагревателя Q = </span><span>
403200/0,63 =
<span>640000 Дж.
Работа электрического тока A = UIt = (U</span></span>²/R)*t Дж.
Отсюда находим сопротивление нагревателя:
R = U²t/A = 160²*10*60/640000 = <span><span>
24
Ом.
Удельное сопротивление никелиновой проволоки </span></span>ρ = 0,4 Ом*мм²/м.
Длина L проволоки равна: L = R*S/ρ = 24*π*0,2²/(4*0,4) = <span><span>1,884956 м.
Длина одного оборота проволоки вокруг фарфорового цилиндра равна:
l = </span></span>πd = π*(0,015+0,0002) = <span><span>0,047752 м.
</span></span>
Всего надо n =<span>
1,884956/<span>
0,047752 =</span></span><span><span>
39,47368
витков.</span><span /></span>