Меню

Как найти температуру через ток

Как найти температуру через ток

Тепловое действие тока

Прохождение тока через проводник вызывает его нагрев. Это явление широко используется в различных областях. Например, всем хорошо знакомы такие бытовые приборы, как лампа накаливания, электрокипятильник, электрочайник, электрообогреватель, паяльник, утюг и другие приборы.

Также часто можно замечать, что провода, идущие к какому-то мощному электроприбору, нагреваются. Нагреваются и другие устройства, например, телевизоры, компьютеры и т.д.

Тепловое действие тока может быть как полезным (например в случае кипятильника или обогревателя), так и вредным (в случае нагрева проводов). Поэтому необходимо знать, сколько тепла выделяется в том или ином случае, чтобы создать наиболее эффективное нагревающее устройство или, наоборот, избежать чрезмерного нагрева.

Единицей количества теплоты является 1 Джоуль (иногда используют другую единицу – калорию). Количество теплоты, выделившееся на проводнике можно рассчитать по следующей формуле:

Где P – мощность, выраженная в Ваттах, t – время, выраженное в секундах, Q – количество тепла, выраженное в Джоулях.

Пример. Пусть обогреватель, имеющий мощность 1000 Ватт, работает в течение 1 часа (в одном часе 3600 секунд). Вычислим, сколько тепла выделится на этом обогревателе. Подставив имеющиеся данные в вышеприведённую формулу, получим: Q = Pt =1000*3600=3600000 Джоулей или 3,6 МегаДжоуля (МДж).

Можно вычислить на сколько градусов повысится температура воды в электрочайнике, имеющего нагревательный элемент определённой мощности и включённого в течение определённого времени.

Число градусов Цельсия, на которое повысится температура вещества, выражается по следующей формуле:

где С – теплоёмкость. Для воды С=4200 Дж/кг*градус. m – масса вещества в килограммах.

Пример . Пусть электрочайник имеет мощность 2000 Ватт. В него налито 2 литра (2 кг) воды. Вычислим на сколько градусов Цельсия поднимется температура воды в чайнике, если он будет включён в течении 5 минут (300 секунд).

Решение. За 5 минут (300 секунд) нагревательный элемент выделит количество теплоты, равное Q = Pt =2000*300=600000 Дж. Это тепло передано двум литрам воды, следовательно, повышение температуры воды составит:

∆ T = Q mC = 600 000 2 ∙ 4200 =71 градус Цельсия

Итак, нам известна формула для расчета количества теплоты:

где P – мощность. Нам также известна формула для расчёта мощности:

где I –ток, U – напряжение. По закону Ома U = IR , где R – сопротивление, поэтому

Следовательно, формулу для расчёта количества теплоты можно записать следующим образом:

Таким образом, зная, какой ток течёт через проводник, сопротивление проводника и время, в течение которого протекал ток, можно вычислить количество теплоты, выделившееся на проводнике.

Пример. Пусть имеется два резистора, соединённых последовательно. Через них течёт один и тот же ток, пускай 0,1 Ампера. Допустим, что сопротивление одного резистора 10 Ом, а другого 1000 Ом (Рис.1). Вычислим, сколько тепла выделилось на резисторах, если через них протекал ток в течение 1 минуты.

Из расчётов видно, что сильнее нагревается тот проводник, сопротивление которого больше.

Разные провода имеют разное сопротивление. Оно зависит от толщины провода.

Пусть вам понадобилось увеличить длину провода, при помощи которого утюг включается в сеть. Для этого вы можете воспользоваться удлинителем. Очень часто старые удлинители имеют относительно тонкий провод (тоньше, чем провод утюга), поэтому сопротивление провода удлинителя будет больше, чем сопротивление провода утюга. Значит, существует опасность, что провод удлинителя будет чрезмерно нагреваться, что может привести к замыканию или пожару.

Следовательно, мощные электроприборы, необходимо подключать к сети только при помощи провода достаточной толщины. Если провод слишком тонкий он может загореться.

На вилках и розетках всегда пишется, какой максимальный ток может через них течь. Старые розетки могут выдержать ток не более 6 Ампер. Некоторые современные приборы потребляют значительно больше. Например, через чайник мощностью 2200 Ватт течёт ток 10 Ампер. Поэтому его ни в коем случае не следует подключать в старые розетки, даже через переходник!

Читайте также:  Один из полюсов источника тока 5 букв

Источник

Определить температуру проводника

Определить температуру холодильника
Определить температуру холодильника идеальной тепловой машины (C), если ее КПД составляет 9%, а.

Определить начальную температуру чёрного тела
При увеличении термодинамической температуры. Т черного тела в два раза длина волны λm, на.

Определить температуру в калориметре
Прошу дать подробное решение. В калориметре находится 4 кг. воды при температуре 291 К. В воду.

Определить температуру в калориметре
В калориметре находится 2 кг воды при температуре 282 К. В воду опускают электронагреватель.

Сначала находим сопротивление с закона Ома: R = U/I.
Потом используем зависимость сопротивления от температуры: .
— коэффициент зависимости сопротивления от температуры.

Добавлено через 2 минуты
— сопротивление при начальной температуре( может быть 0 или 20 градусов, или другое значение, которое наводится в таблице)

Альфа и Rо табличные величины.

Добавлено через 6 минут
Задача немного сложнее чем думал на первый взгляд, сейчас порешаю и напишу.

Добавлено через 49 секунд
Поправка Rо может быть найдена через табл. величины.

Добавлено через 2 минуты
Случайно длина проводника не наведена?

Лучший ответСообщение было отмечено Nushkaa как решение

Решение

Итак начнём. Для решения этой задачи нужны след. законы и формулы:
1 — з. Ома — .
2 — зависимость сопротивления от длины, сечения и материала проводника — .
3 — зависимость сопротивления от изменения температуры — .

Температура которая нас интересует может быть найдена как + .
температура при которой измеряется начальное значение ро — (наведена в таблице).
При температуре 20 градусов Цельсия = 4,3 * 1/ .

Лучший ответСообщение было отмечено Nushkaa как решение

Решение

Из (1) находим R. R = U/I. R = 5 Ом.
Из (2) находим . = . Переводить в десятичный дробь пока не будем, так как получится бесконечный дробь. Хотя если большая точность не нужна, можно его округлить и посчитать.
(3) же перепишем так, чтобы выразить дельта т. — .
Отсюда 390,4 гр. Цельсия. А температура алюминия 390,4 + 20 = 410. 4 градусов.

Вы мне очень помогли) спасибо

Добавлено через 9 минут
Спасибо огромное)

Заказываю контрольные, курсовые, дипломные работы и диссертации здесь.

Определить температуру холодильника
В цикле Карно газ получил от нагревателя количество теплоты равное 500 Дж и совершил работу 100 Дж.

Определить температуру азота
При какой температуре (по шкале Кельвина) плотность азота будет 1.4 кг/м^3 при давлении 0.2 МПа? .

Определить начальную температуру газа
Объем газа, нагреваемого в изобарных условиях до температуры 280 К, увеличился в 1,4 раза.

Определить температуру идеального газа
:sorry: Не могу решить задачки помогите ребятки) 1-определить температуру идеального газа если.

Источник

Простейшие электрические расчеты нагревательных элементов

Электронагреватели широко используются в бытовых электроприборах: чайниках, утюгах, каминах, плитках, паяльниках и т. д. Тепловое действие тока. При прохождении электрического тока через неподвижные металлические проводники единственным результатом работы тока является нагревание этих проводников, и, следовательно,по закону сохранения энергии вся работа, совершенная током, превращается в тепло.

Работа (в джоулях), совершаемая током при прохождении его через участок цепи, вычисляется по формуле:

Работа (в джоулях), совершаемая током - выражение для расчета

  • U — напряжение, В;
  • I — сила тока, А;
  • t- время, с.

Количество теплоты (Дж), выделенное в проводнике при прохождении по нему электрического тока, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока и вычисляется по закону Джоуля — Ленца:

Количество теплоты (Дж), выделенное в проводнике при прохождении по нему электрического тока - формула для расчета

где R — сопротивление проводника, Ом.

Произведем расчет количества теплоты, необходимой для того, чтобы вскипятить воду в чайнике, вмещающем 2 л. Напряжение сети U=220 В. Ток, потребляемый электрочайником, I= 4 А. Определить время закипания воды в чайнике, если КПД его 80% и начальная температура воды 20° С.

  • U=220 В;
  • I=4 А;
  • m=2 кг;
  • КПД=0,8;
  • t=20° С;
  • tкип = 100° С.
  • Удельная теплоемкость воды С=4200.
Читайте также:  Гармонические колебания тока в колебательном контуре формулы

Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды до температуры кипения.

Qпол = cm (tкип — t0) = 4200 * 2(100 — 20) = 672 000 Дж.

Определим общее количество теплоты, которое должен выделить нагревательный элемент электрочайника, с учетом потерь на нагрев керамики, корпуса чайника и внешней среды:

общее количество теплоты, которое должен выделить нагревательный элемент электрочайника - выражение для расчета

Определим время закипания воды в чайнике:

 время закипания воды в чайнике - формула

Отсюда находим t;

 время закипания воды в чайнике - пример расчета

Мощность электрического тока. Зная работу, совершаемую током за некоторый промежуток времени, можно рассчитать и мощность тока, под которой, так же как и в механике, понимают работу, совершаемую за единицу времени. Из формулы, определяющей работу постоянного тока А = U//t, следует, что мощность его (Р) равна:

Мощность - расчетная формула

Нередко говорят о мощности электрического тока, потребляемой от сети, желая этим выразить мысль, что при помощи электрического тока (за счет тока) нагреваются утюги, электроплитки и т. д.

В соответствии с этим на приборах нередко обозначается их мощность, т. е. мощность тока, необходимая для нормального действия этих приборов. Так, например, для нормальной работы электроплитки на 220 В мощностью 500 Вт требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 В (2.3 * 220 = 500).

На практике применяют более крупные единицы мощности: 1 гВт (гектоватт) = 100 Вт и 1 кВт (киловатт) = 1000 Вт.

Таким образом, 1 Вт есть мощность, выделяемая током 1 А в проводнике, между концами которого поддерживается напряжение 1 В.

Единица работы, совершаемой электрическим током в течение 1 с при помощи 1 Вт, называется ватт-секундой, или иначе джоулем. Применяют и более крупные единицы работы: 1 гектоватт-час (гВт*ч) или 1 киловатт-час (кВт*ч), который равен работе, совершаемой электрическим током в течение 1 ч при мощности 1 кВт.

Длину и диаметр проволоки нагревательного элемента рассчитывают исходя из величины напряжения сети и заданной мощности нагревательного элемента. Сила тока при данном напряжении и мощности определяется по формуле:

Сила тока - выражение для расчета

омическое сопротивление проводника всегда вычисляется по формуле:

омическое сопротивление проводника - формула

Зная величину тока, можно найти диаметр и сечение проволоки.

Основные данные для расчета нагревательных элементов:

Допустимая сила
тока, А
1 2 3 4 5 6 7
Диаметр нихромовой
проволоки при
температуре 700° С, мм
0,17 0,3 0,45 0,55 0,65 0,75 0,85
Площадь поперечного
сечения проволоки, мм2
0,0227 0,0707 0,159 0,238 0,332 0,442 0,57

Подставляя полученные значения в формулу:

длина проволоки - расчетная формула

где: l — длина проволоки, м; S — сечение проволоки, мм^2; R — сопротивление проволоки, Ом; р-удельное сопротивление проволоки (для нихрома р = 1,1, для фехраля р =1,3), Ом*мм^2/м, получим необходимую длину проволоки для нагревательного элемента.

Пример. Определить длину проволоки из нихрома для нагревательного элемента плитки мощностью Р = 600 Вт при напряжении сети U = 220 В.

пример расчета

По этим данным находим диаметр и сечение проволоки: d= 0,45 мм, S = 0,159 мм^2. Тогда длина проволоки будет равна:

длина проволоки - пример расчета

Точно так же можно рассчитать нагревательные элементы и для других электронагревательных приборов.

Примечание. При эксплуатации электрорадиотехнической аппаратуры необходимо знать сечение монтажных проводов — в зависимости от величины проходящего по ним тока. В таблице приведены максимально допустимые токи нагрузки для медных проводов различного сечения.

Допустимые токи нагрузки медных проводов (монтажных):

Параметр Сечение провода, мм^2
0,05 0,07 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 1 1 ,5 2 2,5 4 6 10
Наибольший
допустимый
ток, А
0,7 1 1,3 2,5 3,5 4 5 7 10 14 17 20 25 30 54

Литература: В. Г. Бастанов. 300 практических советов, 1986г.

Источник



Как найти температуру через ток

Тепловое действие тока

Прохождение тока через проводник вызывает его нагрев. Это явление широко используется в различных областях. Например, всем хорошо знакомы такие бытовые приборы, как лампа накаливания, электрокипятильник, электрочайник, электрообогреватель, паяльник, утюг и другие приборы.

Читайте также:  Схема регулирования тока для блока питания

Также часто можно замечать, что провода, идущие к какому-то мощному электроприбору, нагреваются. Нагреваются и другие устройства, например, телевизоры, компьютеры и т.д.

Тепловое действие тока может быть как полезным (например в случае кипятильника или обогревателя), так и вредным (в случае нагрева проводов). Поэтому необходимо знать, сколько тепла выделяется в том или ином случае, чтобы создать наиболее эффективное нагревающее устройство или, наоборот, избежать чрезмерного нагрева.

Единицей количества теплоты является 1 Джоуль (иногда используют другую единицу – калорию). Количество теплоты, выделившееся на проводнике можно рассчитать по следующей формуле:

Где P – мощность, выраженная в Ваттах, t – время, выраженное в секундах, Q – количество тепла, выраженное в Джоулях.

Пример. Пусть обогреватель, имеющий мощность 1000 Ватт, работает в течение 1 часа (в одном часе 3600 секунд). Вычислим, сколько тепла выделится на этом обогревателе. Подставив имеющиеся данные в вышеприведённую формулу, получим: Q = Pt =1000*3600=3600000 Джоулей или 3,6 МегаДжоуля (МДж).

Можно вычислить на сколько градусов повысится температура воды в электрочайнике, имеющего нагревательный элемент определённой мощности и включённого в течение определённого времени.

Число градусов Цельсия, на которое повысится температура вещества, выражается по следующей формуле:

где С – теплоёмкость. Для воды С=4200 Дж/кг*градус. m – масса вещества в килограммах.

Пример . Пусть электрочайник имеет мощность 2000 Ватт. В него налито 2 литра (2 кг) воды. Вычислим на сколько градусов Цельсия поднимется температура воды в чайнике, если он будет включён в течении 5 минут (300 секунд).

Решение. За 5 минут (300 секунд) нагревательный элемент выделит количество теплоты, равное Q = Pt =2000*300=600000 Дж. Это тепло передано двум литрам воды, следовательно, повышение температуры воды составит:

∆ T = Q mC = 600 000 2 ∙ 4200 =71 градус Цельсия

Итак, нам известна формула для расчета количества теплоты:

где P – мощность. Нам также известна формула для расчёта мощности:

где I –ток, U – напряжение. По закону Ома U = IR , где R – сопротивление, поэтому

Следовательно, формулу для расчёта количества теплоты можно записать следующим образом:

Таким образом, зная, какой ток течёт через проводник, сопротивление проводника и время, в течение которого протекал ток, можно вычислить количество теплоты, выделившееся на проводнике.

Пример. Пусть имеется два резистора, соединённых последовательно. Через них течёт один и тот же ток, пускай 0,1 Ампера. Допустим, что сопротивление одного резистора 10 Ом, а другого 1000 Ом (Рис.1). Вычислим, сколько тепла выделилось на резисторах, если через них протекал ток в течение 1 минуты.

Из расчётов видно, что сильнее нагревается тот проводник, сопротивление которого больше.

Разные провода имеют разное сопротивление. Оно зависит от толщины провода.

Пусть вам понадобилось увеличить длину провода, при помощи которого утюг включается в сеть. Для этого вы можете воспользоваться удлинителем. Очень часто старые удлинители имеют относительно тонкий провод (тоньше, чем провод утюга), поэтому сопротивление провода удлинителя будет больше, чем сопротивление провода утюга. Значит, существует опасность, что провод удлинителя будет чрезмерно нагреваться, что может привести к замыканию или пожару.

Следовательно, мощные электроприборы, необходимо подключать к сети только при помощи провода достаточной толщины. Если провод слишком тонкий он может загореться.

На вилках и розетках всегда пишется, какой максимальный ток может через них течь. Старые розетки могут выдержать ток не более 6 Ампер. Некоторые современные приборы потребляют значительно больше. Например, через чайник мощностью 2200 Ватт течёт ток 10 Ампер. Поэтому его ни в коем случае не следует подключать в старые розетки, даже через переходник!

Источник