Дано:
m = 10 г = 10⁻² кг
T = 10 °С
Tк = 100 °С
t = 1 мин = 60 с
j = 3 A/см² = 3*10⁴ А/м²
η = 70%
ρ = 1,1 мкОм*м = 1,1*10⁻⁶ Ом*м²/м
с = 4200 Дж/(кг* °С) = 42*10² Дж/(кг* °С)
V - ?
Запишем формулу КПД нагревателя:
η = (Qп/Qз)*100
Полезное количество теплоты - это то её количество, которое затратили бы при идеальных условиях, т.е. при отсутствии тепловых потерь. Оно равно:
Qп = cmΔT = cm(Tк - T)
Затраченное количество теплоты будет равно работе электрического тока:
Qз = I²Rt
Силу тока выразим через плотность тока и площадь поперечного сечения проволоки нагревателя:
j = I/S => I = j*S
Сопротивление материала проволоки представим через удельное сопротивление материала, площадь поперечного сечения и длины проволоки:
R = ρ*L/S
Подставляем полученные выражения силы тока и сопротивления в формулу КПД:
η = (Qп/Qз)*100 = cm(Tк - T)*100 / (I²Rt) = cm(Tк - T)*100 / [(j*S)²*(ρ*L/S)*t] = cm(Tк - T)*100 / (j²*S*ρ*L*t)
В знаменателе содержится произведение S*L, что и будет являться искомой величиной - объёмом. Тогда:
S*L = V =>
=> η = cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t*V) = [cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t)] / V =>
=> V = [cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t)] / η = cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t*η)
Решаем:
V = cm(Tк - T)*100 / (j²*ρ*t*η) = 42*10²*10⁻²*(100 - 10)*100 / ((3*10⁴)²*1,1*10⁻⁶*60*70) = 42*10²*10⁻²*90*100 / (9*10⁸*1,1*10⁻⁶*6*7*100) = 42*10²*10⁻²*9*10*10² / (9*10⁸*1,1*10⁻⁶*42*10²) = 42*9*10³ / (9*42*1,1*10⁴) = 10³/(1,1*10⁴) = 10³/(11*10³) = 1/11 = 0,090909... = 0,09 м³
ответ: 0,09 м³.
Если коротко, то свет распространяется быстрее, чем звук.
На самом деле в том месте, где появляется молния гром можно услышать одновременно сней, так как это части одного процесса. Как-то очень давно молния ударила сравнительно недалеко от меня - так вот я не заметил никакой разницы во времени между молнией и громом.
Мы видим молнию, потому что до нас долетает свет от разряда. Мы слышим гром, потому что до нас доходит его звуковая ударная волна. Свет распространяется намного быстрее звука, поэтому мы сначала видим молнию, а только потом слышим гром.
Для примера, если мы будем стоять на некотором расстоянии друг от друга и Вы будете моргать мне фонариком. то эти сигналы я увижу практически сразу. Но вот если вместо этого Вы решите добежать до меня, то на это уже понадобится некотрое время. Так и звуку грома требуется время на то, чтобы долететь до Вашего уха, тогда как вспышка молнии видна глазу практически мгновенно.
