Каков коэффициент полезного действия нагревательной установки, если для того, чтобы нагреть 100 кг воды с 10 градусов

Тема занятия: Коэффициент полезного действия нагревательной установки

Пояснение: Коэффициент полезного действия (η) нагревательной установки определяет эффективность нагрева. Он показывает, какая часть энергии, затраченной на нагрев, реально используется. Коэффициент полезного действия выражается в процентах и рассчитывается как отношение полезной работы (Qп) к затраченной энергии (Qз) умноженное на 100%.

Для решения задачи сначала мы рассчитаем полезную работу и затраченную энергию, а затем найдем коэффициент полезного действия по формуле η = (Qп / Qз) * 100%.

Для этой задачи полезная работа (Qп) - это количество тепла, необходимое для нагрева 100 кг воды с 10 градусов до кипения, а затраченная энергия (Qз) - количество энергии, выделяемое при сжигании 8 кг сухих дров.

Решение:
1. Рассчитаем полезную работу (Qп). Для этого воспользуемся формулой Qп = m * c * ΔT, где m - масса вещества (100 кг), c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/(г·°C)), ΔT - изменение температуры (100 - 10 = 90 градусов).

Qп = 100 кг * 4,186 Дж/(г·°C) * 90°C = 376,74 кДж.

2. Рассчитаем затраченную энергию (Qз). Так как сухие дрова сжигаются полностью, исключаем потери энергии и полагаем Qз равной теплоте сгорания дров. Пусть теплота сгорания 1 кг сухих дров равна 18 МДж.

Qз = 8 кг * 18 МДж/кг = 144 МДж.

3. Рассчитаем коэффициент полезного действия (η). Используем формулу η = (Qп / Qз) * 100%.

η = (376,74 кДж / 144 МДж) * 100% ≈ 0,261% (округленно до трех знаков после запятой).

Совет: Для лучшего понимания концепции коэффициента полезного действия и энергетических процессов, рекомендуется изучать законы термодинамики, удельные характеристики веществ и теплообмен.

Практика: Найдите коэффициент полезного действия нагревательной установки, если для нагрева 50 кг воды с 20 градусов до 60 градусов было использовано 4 кВт электрической энергии.