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Resistenza di un scaldabagno

Calcolo della resistenza di un scaldabagno

Uno scaldabagno di potenza 1,2 kW viene collegato alla rete elettrica domestica di 220 V.

Calcolare la resistenza e la corrente che circola in esso.

Stabilire infine quanto tempo è necessario per riscaldare il massimo volume di acqua che può contenere al suo interno, pari a 5 litri, dalla temperatura ambiente di 20°C alla temperatura di 35 °C.

Si sappia che c (H2O) = 4186 J / (kg · °C)

Svolgimento

I dati forniti nella prima parte del problema sono i seguenti:

P = 1,2 kW = 1200 W

V = 220 V

Vengono forniti la tensione e la potenza elettrica di un resistore, in questo caso lo scaldabagno.

Ricordando che si definisce potenza elettrica di un conduttore il prodotto della tensione per la corrente:

P = V · i

Combinando la prima legge di Ohm si ottiene anche:

P = R · i2 = V2 / R

Per cui nel nostro caso, dovendo ricavare la resistenza:

R = V2 / P = 2202 / 1200 = 40,33 Ω

Una volta noti la resistenza R e la tensione V, possiamo applicare la prima legge di Ohm per ricavare l'intensità di corrente i:

i = V/R = 220 / 40,33 = 5,45 A.

Dunque la resistenza e la corrente che scorre nello scaldabagno valgono rispettivamente 40,33 Ω e 5,45 A.

Infine il problema chiede di determinare il tempo necessario da parte dello scaldabagno per riscaldare 5 litri di acqua (che corrispondono ad una massa di 5 kg di acqua) dalla temperatura ambiente di 20°C alla temperatura di 35 °C.

Il calore necessario da fornire all'acqua per determinare tale aumento di temperatura vale:

Q = m · c · ΔT = 5 · 4186 · (35 - 20) = 313950 J

Tale calore coincide con l'energia che lo scaldabagno deve fornire avendo una potenza di 1200 W, ovvero riuscendo ad erogare 1200 J al secondo. Per cui:

P = E / Δt

e quindi

Δt = E / P = 313950 / 1200 = 261,63 s

corrispondenti a circa 261,63 / 60 minuti = 4,36 minuti.

Pertanto Δt = 4,36 minuti.

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