Что такое КПД электрического чайника, который потребляет 0,6 кВт мощности и нагревает 1,5 литра воды с 20

Содержание вопроса: КПД электрического чайника

Инструкция: КПД (коэффициент полезного действия) электрического чайника показывает, насколько эффективно устройство преобразует подводимую электрическую мощность в полезную работу (в данном случае нагрев воды). КПД выражается в процентах и рассчитывается по формуле:

КПД = (полезная мощность / подводимая мощность) * 100%

Для определения полезной мощности, сначала необходимо вычислить количество теплоты, необходимое для нагрева воды с 20 до 100 градусов. Теплообмен между чайником и водой может быть описан уравнением:

Q = м * c * ΔT

где Q - количество теплоты, м - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Используя известные значения (мощность = 0,6 кВт, время = 17,5 минуты, масса воды = 1,5 литра, удельная теплоемкость воды = 4,18 Дж/(г·°C)), можно рассчитать Q, а затем полезную мощность и КПД чайника.

Например:
Дано:
Подводимая мощность (P) = 0,6 кВт
Время (t) = 17,5 минуты
Масса воды (m) = 1,5 литра
Начальная температура (Т1) = 20 градусов
Конечная температура (Т2) = 100 градусов
Удельная теплоемкость воды (c) = 4,18 Дж/(г·°C)

Вычисления:
1. Переведите подводимую мощность в ватты:
Подводимая мощность = 0,6 кВт * 1000 = 600 Вт
2. Переведите время в секунды:
Время = 17,5 минуты * 60 = 1050 секунд
3. Вычислите изменение температуры:
ΔT = Т2 - Т1 = 100 - 20 = 80 градусов
4. Вычислите количество теплоты:
Q = м * c * ΔT = 1500 г * 4,18 Дж/(г·°C) * 80 °C = 498 000 Дж
5. Вычислите полезную мощность:
Полезная мощность = Q / t = 498 000 Дж / 1050 секунд = 474,286 Вт
6. Вычислите КПД:
КПД = (Полезная мощность / Подводимая мощность) * 100% = (474,286 Вт / 600 Вт) * 100% ≈ 79,05%

Совет: Для лучшего понимания концепции КПД электрического чайника, возможно стоит изучить тепловые свойства воды и вычисления теплообмена. Также полезно понять, что КПД всегда находится в диапазоне от 0% до 100%, где 100% означает полную эффективность преобразования энергии.

Задача для проверки:
Мощность электрического чайника составляет 800 Вт, и он потребляет энергию в течение 2 минут. За это время он нагревает воду с 10 градусов до 90 градусов. Каков КПД этого чайника?