Задачи › Нагреватели, КПД нагрева

Нагревание и остывание проволоки

  1. Нагревание и остывание проволоки

    ВсОШ 2002/03, 9 кл.
    5/10

    Цилиндрический проводник площадью поперечного сечения \(S = 0{,}1\) см\(^2\) подключают к источнику постоянного тока. Температура проводника начинает увеличиваться. Как видно из графика зависимости температуры \(t\) от времени \(\tau\) (рис.), через время \(\tau_1 = 10\) мин температура проводника становится равной \(t_1 = 90\,^\circ\)C.

    Рисунок
    1. За какое время \(\tau_0\) температура проводника достигла бы значения \(t_1\), если бы проводник был окружён теплонепроницаемой оболочкой?

    2. Найдите силу тока \(I\) в проводнике.

    3. Предположим, что по истечении времени \(\tau_2 = 5\) мин проводник был отключён от источника тока и начал остывать. Определите, за какое приблизительно время \(\Delta\tau\) температура проводника изменится от \(70\,^\circ\)C до \(65\,^\circ\)C.

    Для материала проводника: удельная теплоёмкость \(c = 390\) Дж/(кг\(\cdot{}^\circ\)C), плотность \(\rho = 8{,}9\cdot 10^3\) кг/м\(^3\), удельное сопротивление \(\rho_{\text{м}} = 1{,}75\cdot 10^{-8}\) Ом\(\cdot\)м и практически не зависит от температуры.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    В начальный момент проводник имеет температуру среды и тепло в неё не уходит, поэтому наклон касательной к графику при \(\tau = 0\) задаёт мощность джоулева нагрева. Мощность теплопотерь при данной температуре равна разности этой мощности и мощности, идущей на нагрев (наклон касательной в соответствующей точке графика).

    Ответ

    1) \(\tau_0 \approx 3\) мин;  2) \(I \approx 89\) А;  3) \(\Delta\tau \approx 16\) с.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи