Một bàn ủi (hình a) có thể hoạt động được với dòng điện một chiều và xoay chiều. Đế của bàn ủi có khối lượng 400 g được làm từ hợp kim chịu nhiệt, nhiệt dung riêng của đế là
24/28
Một bàn ủi (hình a) có thể hoạt động được với dòng điện một chiều và xoay chiều. Đế của bàn ủi có khối lượng 400 g được làm từ hợp kim chịu nhiệt, nhiệt dung riêng của đế là \(890{\rm{\;J/kg}}{\rm{.K}}\). Sơ đồ mạch điện của bàn ủi (hình b) bao gồm các bộ phận: điện trở Shunt (1) có giá trị \(8{\rm{\Omega }}\), đèn báo hiệu (2) có điện trở \(2{\rm{\Omega }}\), cuộn dây điện trở ( 3 ) coi như điện trở thuần có giá trị điện trở \(98,4{\rm{\Omega }}\). Cắm bàn ủi vào mạng điện có hiệu điện thế 220 V. Biết nhiệt độ ban đầu của bàn ủi là \({22^ \circ }{\rm{C}};80{\rm{\% }}\) nhiệt lượng tỏa ra trên dây điện trở (3) được dùng làm nóng đế bàn ủi và bàn ủi có thể là được quần áo khi nhiệt độ của đế đạt giá trị nhỏ nhất là \({180^ \circ }{\rm{C}}\). Sau khoảng thời gian ngắn nhất là bao nhiêu giây kể từ lúc bắt đầu cắm điện thì bàn ủi có thể là được quần áo? (Kết quả làm tròn đến chữ số hàng đơn vị).
Phương pháp:
- Tính công suất tỏa nhiệt trên dây điện trở (3): \(P = I_3^2.{R_3}\)
- Tính thời gian theo công thức tính nhiệt lượng: \(Q = mc{\rm{\Delta }}t = H.P.t\)
Với P.t là nhiệt lượng tỏa ra trên điện trở (3).
Cách giải:
Mạch gồm: \(\left( {{R_1}//{R_2}} \right)nt{R_3}\)
\({R_{12}} = \frac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}} = \frac{{8.2}}{{8 + 2}} = 1,6{\rm{\Omega }}\)
\(R = {R_{12}} + {R_3} = 1,6 + 98,4 = 100{\rm{\Omega }}\)
\({I_3} = I = \frac{U}{R} = \frac{{220}}{{100}} = 2,2\left( {\rm{A}} \right)\)
Công suất tỏa nhiệt trên điện trở (3):
\(P = I_3^2{R_3} = {2,2^2}.98,4 = 476,256\left( {\rm{W}} \right)\)
Nhiệt lượng cung cấp từ dây điện trở (3) để nhiệt độ của đế đạt giá trị nhỏ nhất là \({180^ \circ }{\rm{C}}\):
\(HPt = mc{\rm{\Delta }}t \Rightarrow 0,8.476,256.t = 0,4.890.\left( {180 - 22} \right)\)
\( \Rightarrow t \approx 148\left( s \right)\)
Đáp án: 148.