Come giocare a Gara dei bollitori
- Scegli una prova e leggi sulla scheda il bollitore e l'acqua.
- Trova il calore che serve all'acqua con m·c·ΔT, poi usa E = P·t per il tempo, l'energia o la potenza.
- Scrivi la tua previsione e premi Avvia. Il bollitore scalda l'acqua, accelerato, e nelle prove sul tempo gareggia con il tuo bollitore.
- Confronta il termometro, l'orologio e il grafico con la tua previsione arancione.
Energia elettrica
La potenza è il ritmo con cui si trasferisce energia, quindi l'energia usata da un apparecchio è la sua potenza per il tempo in cui funziona: E = P·t, in joule se P è in watt e t in secondi. Un bollitore trasforma quell'energia in calore. Scaldare l'acqua richiede E = m·c·ΔT, dove m è la massa, ΔT l'aumento di temperatura e c = 4180 J/(kg·°C) il calore specifico dell'acqua: un litro ha bisogno di 4180 J per ogni grado. Insieme, il tempo per bollire è t = m·c·ΔT ÷ P: un bollitore più potente è più veloce, e più acqua o una partenza più fredda richiedono più tempo. I bollitori veri perdono un po' di calore nell'aria e nel bollitore stesso, quindi solo una parte dell'energia, il rendimento, arriva all'acqua. Portato in un paese con metà tensione, la resistenza di un bollitore resta la stessa, quindi assorbe un quarto della sua potenza e ci mette quattro volte tanto.
Un modello di apprendimento mirato
L'acqua si scalda a ritmo costante fin dall'inizio e resta a 100 °C quando bolle; il bollitore stesso non assorbe calore, e non si perde calore a meno che non sia dato un rendimento. c = 4180 J/(kg·°C) e 1 L d'acqua è 1 kg. La resistenza del bollitore resta la stessa, quindi a 115 V assorbe (115 ÷ 230)² della sua potenza. Ogni prova è accelerata per durare circa 4 s; l'accelerazione è indicata nella scena. Le risposte entro il 2 % sono giuste.