КАЛИБР 4. Рассчитайте эффективность электрического кипятильника η, когда при заданном токе I = 4 А и напряжении U

Содержание вопроса: Коэффициент полезного действия (эффективность) электрического кипятильника

Объяснение:
Коэффициент полезного действия (эффективность) электрического кипятильника - это величина, которая показывает, насколько электрическая энергия, затрачиваемая на работу кипятильника, используется для нагревания воды.

Для расчета эффективности кипятильника необходимо вычислить полную энергию, которая была затрачена на нагревание воды. Это можно сделать, используя следующую формулу:

\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\)

где:
- \(Q\) - количество теплоты, затраченное на нагревание воды (в жулях),
- \(m\) - масса воды (в килограммах),
- \(c\) - удельная теплоемкость воды (4200 Дж/кг·С),
- \(\Delta T\) - изменение температуры воды (конечная температура минус начальная температура) (в градусах Цельсия).

Полная энергия, затраченная на работу кипятильника, может быть вычислена с помощью следующей формулы:

\(W = U \cdot I \cdot t\)

где:
- \(W\) - полная энергия, затраченная на работу кипятильника (в джоулях),
- \(U\) - напряжение вольтажа (в вольтах),
- \(I\) - сила тока (в амперах),
- \(t\) - время работы кипятильника (в секундах).

И, наконец, эффективность кипятильника (\(\eta\)) можно вычислить, используя следующую формулу:

\(\eta = \frac{Q}{W} \times 100\%\)

Доп. материал:
Дано:
Ток, \(I = 4 А\)
Напряжение, \(U = 220 В\)
Масса воды, \(m = 5 кг\)
Начальная температура, \(t = 10 °C\)

Для начала, найдем изменение температуры:
\(\Delta T = t_{к} - t = 100 °C - 10 °C = 90 °C\)

Теперь, найдем количество теплоты, затраченное на нагревание воды:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T = 5 кг \cdot 4200 Дж/кг·С \cdot 90 °C\)

Затем, найдем полную энергию, затраченную на работу кипятильника:
\(W = U \cdot I \cdot t = 220 В \cdot 4 А \cdot t\)

И, в конечном итоге, найдем эффективность кипятильника:
\(\eta = \frac{Q}{W} \times 100\%\)

Совет:
Чтобы лучше понять эффективность электрического кипятильника и связанные с ней концепции, полезно изучить основы теплопередачи и удельной теплоемкости различных веществ, включая воду.

Проверочное упражнение:
Представьте, что у вас есть кипятильник, который затрачивает полную энергию \(W = 5000 Дж\), а количество теплоты, затраченное на нагревание воды, равно \(Q = 4000 Дж\). Найдите эффективность этого кипятильника.