Яким способом можна визначити ККД електронагрівника потужністю 800 Вт, який може довести до кипіння 2-літрову кількість

Содержание: Расчёт ККД электронагревателя

Объяснение: ККД (Коэффициент КПД) электронагревателя показывает, какую долю энергии, затрачиваемой на работу данного устройства, удаётся преобразовать в полезную работу. Для решения данной задачи мы можем воспользоваться следующей формулой для расчёта ККД:

ККД = (Полезная мощность / Затраченная мощность) * 100%,

где Полезная мощность - мощность, которая используется для выполнения полезной работы, а Затраченная мощность - полная мощность, затрачиваемая на устройство.

Первым шагом нам нужно рассчитать количество теплоты, которое необходимо передать воде для её нагрева до состояния кипения. Для этого мы можем использовать формулу:

Количество теплоты = масса * удельная теплоёмкость * изменение температуры,

где масса - масса воды, удельная теплоёмкость - количество теплоты, необходимое для нагрева единицы массы вещества на 1 градус Цельсия, изменение температуры - разница температур до и после нагрева.

В нашем случае масса воды равна 2 кг (поскольку 1 литр воды имеет массу 1 кг), удельная теплоёмкость воды равна 4,186 Дж/град, а изменение температуры равно разнице между начальной температурой (20 °C) и температурой кипения (100 °C).

Затем мы можем рассчитать полезную мощность, которая используется для нагрева воды:

Полезная мощность = Количество теплоты / Время.

И, наконец, подставляя полученные значения в формулу для ККД, мы сможем получить ответ на задачу.

Например:
Вычислим ККД электронагревателя.
Масса воды (m) = 2 кг,
Удельная теплоёмкость воды (с) = 4,186 Дж/град,
Изменение температуры (ΔT) = 100 °C - 20 °C = 80 °C,
Время (t) = 20 мин = 20 * 60 сек = 1200 сек.

Количество теплоты = 2 * 4,186 * 80 = 670,56 кДж,
Полезная мощность = 670,56 / 1200 = 0,559 Вт,
Затраченная мощность = 800 Вт,

ККД = (0,559 / 800) * 100% = 0,069875 * 100% = 6,99%.

Совет: Для более лёгкого понимания расчёта ККД электронагревателя, рекомендуется ознакомиться с понятиями удельной теплоёмкости, изменения температуры и принципами работы электронагревателей.

Упражнение: Рассчитайте ККД электронагревателя мощностью 500 Вт, который может нагреть 3-литровую килограмму воды с начальной температурой 15 °С до кипения за 10 минут.