Ещё одну такую же лампочку ученик поместил в сосуд с водой. Объём воды в сосуде 50 мл. На сколько градусов нагреется вода в сосуде за 2 минуты работы лампочки при напряжении на ней, равном 3 В? Считайте, что 60% энергии, выделяемой лампой, тратится на нагрев воды. Удельная теплоёмкость воды равна 4.2.103 Дж/(кг.°С), плотность воды 103 кг/м³. Ответ округлите до десятых.

Сначала найдем мощность лампочки. По формуле P = U^2 / R, где U = 3 В, найдем сопротивление нити лампочки R.

P = U^2 / R

R = U^2 / P = 3^2 / 60 = 0.15 Ом

Теперь найдем мощность лампочки:

P = U^2 / R = 3^2 / 0.15 = 60 Вт

Теперь найдем количество энергии, выделяемой лампочкой за 2 минуты:

E = P * t = 60 * 2 * 60 = 7200 Дж

Теперь найдем количество энергии, которое идет на нагрев воды:

E_вода = 0.6 * E = 0.6 * 7200 = 4320 Дж

Тепло, выделяемое лампочкой за время t, равно теплу, которое она передает воде:

m * c * ΔT = E_вода

где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры воды.

m = V * ρ = 0.05 * 1000 = 50 г

ΔT = E_вода / (m * c) = 4320 / (50 * 4.2 * 10^3) = 2.57 °C

Ответ: вода в сосуде нагреется на 2.6 градусов.