Giải câu 19 trang 56 – Bài 20 – SGK môn Vật lý lớp 9

a, Khối lượng nước trong ấm là:

    ${{m}_{n}}=V.D=2.1=2(kg)$

Nhiệt lượng cần để đun sôi nước là:

   ${{Q}_{1}}={{m}_{n}}{{c}_{n}}.({{t}_{2}}-{{t}_{1}})=2.4200.(100-25)=630\,000(J)$

Hiệu suất của bếp là: H=0,85.

Nhiệt lượng mà bếp tỏa ra là:

   $Q_2=\dfrac{{{Q}_{1}}}{H}=\dfrac{630000}{0,85}=741176,5(J)$

Thời gian đun sôi nước là:

 $t=\dfrac{Q}{P}=\dfrac{741176,5}{1000}=741(s)=12,35$ (phút)

b, Số kWh điện tiêu thụ trong 1 ngày dùng cho việc đun 4 lít nước là:

 ${{A}_{1}}=\dfrac{4}{2}.741176,5=1482353(J)=0,41(kWh)$

Số tiền điện trả trong 1 tháng cho việc đun nước là:

$30{{A}_{1}}.700=30.0,41.700=8610$ (đồng)

c, Trong trường hợp đun nước như ở câu a, nếu gập đôi dây điện trở của bếp lại thì chiều dài dây giảm đi $\dfrac12$ lần, nhưng tiết diện dây tăng lên gấp 2 lần. Do đó, điện trở của bếp sẽ là:

$R'=\rho \dfrac{l'}{S'}=\rho \dfrac{\dfrac{1}{2}}{2S}=\dfrac{1}{4}R$

Như vậy điện trở của bếp giảm còn bằng $\dfrac14$R điện trở lúc đầu; Hiệu điện thế của bếp không đổi. Do đó công suất của bếp là:

$P'=R'.I{{'}^{2}}=\dfrac{{{U}^{2}}}{R'}=\dfrac{4{{U}^{2}}}{R}=4P$

Vậy công suất của bếp tăng gấp 4 lần công suất lúc đầu.

Hiệu suất của bếp vẫn không đổi, vậy nhiệt lượng mà dòng điện tỏa ra trên điện trở để đun sôi ấm nước là:

$Q{{'}_{2}}=R'.I{{'}^{2}}.t=P'.t'={{Q}_{2}}=741176,5(J)$

Thời gian đun sôi nước là:

$t'=\dfrac{{{Q}_{2}}}{P'}=\dfrac{{{Q}_{2}}}{4P}=\dfrac{t}{4}=\dfrac{12,35}{4}=3,1$ (phút)