Какова эффективность нагревательного устройства, если электрическая спираль сопротивлением 80 (Ом) функционирует

Тема: Расчет эффективности и времени нагрева

Описание: Для вычисления эффективности нагревательного устройства, нам необходимо знать мощность данного устройства и энергию, которую оно тратит.

Первым шагом определим мощность нагревательной спирали, используя формулу:

$$
P = \frac {U^2}{R}
$$

где P - мощность, U - напряжение, R - сопротивление. Подставляя значения в формулу, получаем:

$$
P = \frac {220^2}{80} = 605,5 \ Вт
$$

Далее, для определения энергии, которую тратит нагревательное устройство для закипания 1 литра воды, воспользуемся формулой:

$$
E = m \cdot c \cdot ΔT
$$

где E - энергия, m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры. Поскольку у нас дана масса воды в литрах, нам нужно преобразовать ее в граммы, учитывая, что плотность воды составляет 1 кг/литр:

$$
m = 1 \ кг = 1000 \ г
$$

Подставляя значения в формулу, получаем:

$$
E = 1000 \cdot 4200 \cdot (100 - 20) = 336000000 \ Дж
$$

Чтобы вычислить время, необходимое для того, чтобы нагревательное устройство потратило всю эту энергию, воспользуемся формулой:

$$
t = \frac {E}{P}
$$

Подставляя значения, получаем:

$$
t = \frac {336000000}{605,5} \approx 555054 \ сек
$$

Пример использования: Найдите эффективность нагревательного устройства и время, необходимое для закипания 1 литра воды при предложенных условиях.

Совет: Вы можете использовать формулы эффективности и энергии, чтобы решить подобные задачи по нагреву.

Упражнение: Если электрическая спираль сопротивлением 120 Ом функционирует при напряжении 220 В, какова её мощность? Какое количество энергии будет затрачено на нагревание 2 литров воды с начальной температурой 10 ° C до 80 ° C, если удельная теплоемкость воды равна 4186 Дж / (кг * ° C)? Какое время потребуется для достижения такой температуры?