Каков КПД электроплитки, если она нагревает 3 литра воды с начальной температурой 20°С до кипения за 40 минут и имеет

Суть вопроса: КПД

Разъяснение: КПД (Коэффициент полезного действия) — это величина, которая показывает, какая часть энергии, затраченной на выполнение работы, преобразуется в полезную работу. В данной задаче нам нужно найти КПД электроплитки.

Для начала, определим полезную работу. Полезной работой является нагрев воды с начальной температурой 20°С до кипения. Для этого нам понадобится вычислить количество теплоты, затраченное на нагрев воды.

Количество теплоты (Q) можно найти, используя следующую формулу: Q = m * c * ΔT, где m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.

В данной задаче масса воды равна 3 литрам, что составляет 3 кг (так как плотность воды равна 1 г/мл). Изначальная температура равна 20ºС, а конечная температура (кипение) равна 100ºС.

ΔT = 100ºС - 20ºС = 80ºС

Следовательно,

Q = 3 кг * 4200 Дж/(кг·ºС) * 80ºС = 1008000 Дж

Чтобы найти КПД, нам нужно поделить полезную работу на затраченную энергию. Затраченная энергия равна произведению мощности электроплитки и времени:

E = P * t = 600 Вт * 40 мин * 60 с/мин = 1440000 Дж

Теперь можем найти КПД:

КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%

КПД = (1008000 Дж / 1440000 Дж) * 100% = 70%

Например: Сколько процентов энергии, затраченной на нагрев 2 литров воды с начальной температурой 10°С до 50°С с помощью электроплитки мощностью 500 Вт, будет преобразовано в полезную работу?

Совет: Чтобы лучше понять КПД, полезно представить его как эффективность выполнения работы. Чем выше КПД, тем эффективнее процесс.

Проверочное упражнение: Нагревание 4 литров воды с начальной температурой 25ºС до 90ºС заняло 30 минут. Электроплитка имеет мощность 800 Вт. Найдите КПД электроплитки.