Каков КПД электроплитки, если за 30 минут она нагрела 2 литра воды от 30 °C до 100 °C, и 200 граммов воды превратились

Содержание вопроса: КПД электроплитки и его вычисление

Инструкция:

КПД (коэффициент полезного действия) электроплитки это отношение полученной полезной энергии (в данном случае потеря греющего элемента в тепло) к затраченной электрической энергии.

Для решения задачи необходимо вычислить потраченную электрическую энергию, полезную энергию и выразить КПД в процентах.

Потраченная электрическая энергия (E) рассчитывается по формуле:
E = P * t,
где P - мощность электроплитки (в ваттах), t - время работы электроплитки (в секундах). 1 Вт = 1 Дж/с.

Полезная энергия (Q) рассчитывается по формуле:
Q = m * c * ΔT + m * L,
где m - масса вещества (в кг), c - удельная теплоемкость (в Дж/(кг ⋅ °C)), ΔT - изменение температуры (в °C), L - удельная теплота парообразования (в Дж/кг).

КПД (η) вычисляется по формуле:
η = (Q / E) * 100%.

Подставим данные в формулы и выполним вычисления.

Например:

Потраченная электрическая энергия:
E = P * t = 2000 Вт * 30 мин * 60 с/мин = 3 600 000 Дж

Полезная энергия:
Q = (2 кг * 4,2 КДж/(кг ⋅ °C) * (100 °C - 30 °C)) + (0,2 кг * 2,3 МДж/кг) = 726 КДж + 460 КДж = 1186 КДж

КПД:
η = (1186 КДж / 3 600 000 Дж) * 100% ≈ 0.0347 * 100% ≈ 3.47%

Совет:

Для лучшего понимания понятий, связанных с КПД и энергией, рекомендуется изучить основные законы сохранения энергии и уделить внимание основным понятиям термодинамики.

Задание:

Каков будет КПД электроплитки в процентах, если за 40 минут она нагрела 3 литра воды от 20 °C до 90 °C, и 250 граммов воды превратились в пар? Удельная теплоемкость воды и удельная теплота парообразования воды равны 4,5 КДж/(кг ⋅ °C) и 2,6 МДж/кг соответственно. Температура кипения воды составляет 100 °C, а ее плотность - 1000 кг/м³. Ответ округлите до целого значения.