Каков КПД электрической плитки, если она нагревает 2 литра воды с температуры 20 до 100°С за 15 минут при мощности 1200

Тема занятия: КПД (Коэффициент полезного действия) электрической плитки.

Описание: КПД - это показатель эффективности работы устройства или системы, выражающий отношение полезной работы к затраченной энергии. В данной задаче мы должны вычислить КПД электрической плитки.

КПД плитки можно выразить следующей формулой:

КПД = (эффективная мощность / затраченная мощность) * 100%,

где эффективная мощность - это мощность, затраченная на нагрев воды, а затраченная мощность - это общая мощность плитки.

Сначала мы должны вычислить затраченную мощность. Затраченная мощность можно рассчитать, умножив мощность плитки на время нагрева:

Затраченная мощность = мощность плитки * время.

Затем нам нужно вычислить эффективную мощность, т.е. мощность, затраченную на нагрев воды. Для этого мы должны вычислить количество теплоты, необходимое для нагрева 2 литров воды с температуры 20°C до 100°C:

Количество теплоты = масса воды * удельная теплоемкость * изменение температуры,

где масса воды = 2 кг (потому что 1 литр воды весит 1 кг),
удельная теплоемкость = 4,186 Дж/град С (удельная теплоемкость воды),
изменение температуры = 100°C - 20°C = 80°C.

Далее, эффективная мощность вычисляется как отношение количества теплоты к времени:

Эффективная мощность = количество теплоты / время.

Наконец, мы можем подставить значения затраченной мощности и эффективной мощности в формулу КПД, чтобы найти ответ.

Демонстрация:
Дано: мощность плитки = 1200 Вт, время нагрева = 15 минут.
Найти: КПД электрической плитки.

1. Затраченная мощность: Затраченная мощность = 1200 Вт * 15 мин = 18000 Вт-мин.
2. Количество теплоты:
Масса воды = 2 кг
Удельная теплоемкость = 4,186 Дж/град С
Изменение температуры = 80°C
Количество теплоты = 2 кг * 4,186 Дж/град С * 80°C = 670,88 кДж.
3. Эффективная мощность: Эффективная мощность = 670,88 кДж / 15 мин = 44,7253 кДж/мин.
4. КПД плитки: КПД = (44,7253 кДж/мин / 18000 Вт-мин) * 100% = 0,2485 * 100% = 24,85%.

Совет: Для лучшего понимания КПД и его вычисления рекомендуется изучить основы рабочей теплотехники и энергетики. Также полезно знать соответствующие физические и термодинамические принципы.

Задача на проверку: Найдите КПД электрической плитки, если она нагревает 3 литра воды с температуры 25°C до 95°C за 20 минут при мощности 1500 Вт.