Эффективность КПД электроплитки
Каков КПД электроплитки, если она использовалась для таяния льда массой 302 г с начальной температурой −21
Каков КПД электроплитки, если она использовалась для таяния льда массой 302 г с начальной температурой −21 °С и последующего нагрева полученной воды до кипения? В процессе нагревания 40 г воды превратились в пар. Продолжительность процесса нагрева составила 49 минут. Известны следующие значения: удельная теплота плавления льда λ =330000 Дж/кг, удельная теплота парообразования воды L =2260000 Дж/кг, удельная теплоемкость льда c1 =2100 Дж/кг·°С и воды c2 =4200 Дж/кг·°С.
23.12.2023 14:50
Написать свой ответ:
Объяснение: КПД (КПД) - это отношение полезного эффекта к затраченной энергии. Для электроплитки КПД можно вычислить, используя информацию о затраченной энергии на таяние льда и нагрев воды.
Сначала найдем количество теплоты, необходимое для таяния льда. Формула для расчета количества теплоты Q1 при плавлении льда выражается следующим образом: Q1 = масса * удельная теплота плавления льда.
Затем найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения. Формула для расчета количества теплоты Q2 при нагреве воды выражается следующим образом: Q2 = масса * удельная теплоемкость воды * изменение температуры.
Затем найдем количество теплоты, необходимое для превращения воды в пар. Формула для расчета количества теплоты Q3 при парообразовании воды выражается следующим образом: Q3 = масса * удельная теплота парообразования воды.
Общее количество затраченной энергии будет равно сумме Q1, Q2 и Q3.
КПД электроплитки можно рассчитать как отношение количества теплоты, необходимого для выполнения работы, к затраченной энергии электроплитки.
Решение:
1. Найдем Q1: Q1 = 0.302 кг * 330000 Дж/кг = 99,660 Дж
2. Найдем Q2: Q2 = 0.040 кг * 4200 Дж/кг·°С * (100 °С - (-21 °С)) = 20,580 Дж
3. Найдем Q3: Q3 = 0.040 кг * 2260000 Дж/кг = 90,400 Дж
4. Общее количество затраченной энергии: Q = Q1 + Q2 + Q3 = 99,660 Дж + 20,580 Дж + 90,400 Дж = 210,640 Дж
5. КПД электроплитки вычисляется по формуле КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%.
Здесь полезная работа - Q2 + Q3 (так как это количество теплоты приводит к физическим изменениям: нагрев и парообразование)
КПД = ((Q2 + Q3) / Q) * 100%
= ( (20,580 Дж + 90,400 Дж) / 210,640 Дж) * 100%
= 0.523 * 100%
КПД электроплитки равен 52.3%.
Совет: Для лучшего понимания концепции эффективности КПД электроплитки, рекомендуется изучить основные принципы тепловых процессов, такие как плавление льда, нагревание и парообразование воды.
Задание для закрепления: Найдите КПД электроплитки, если продолжительность процесса нагрева была 30 минут вместо 49 минут, при условии, что все другие значения остаются неизменными.