Question

Электрическая плита включена в сеть напряжением 220 В. сопротивление спирали 50 Ом. На плитку поставили кастрюлю с водой, начальная температура которой равна 20°C, а объём - 2 л. Чему равен КПД плитки, если через 40 минут 400 г воды выкипело?

Answer 1

Электрическая плита включена в сеть напряжением 220 В. сопротивление спирали 50 Ом. На плитку поставили кастрюлю с водой, начальная температура которой равна 20°C, а объём - 2 л. Чему равен КПД плитки, если через 40 минут 400 г воды выкипело?

Answer 2

Для определения КПД (коэффициента полезного действия) плитки, нам необходимо знать количество теплоты, полученное от плитки, и количество электрической энергии, потребляемое плиткой.

1. Рассчитаем количество теплоты, полученное от плитки для нагревания воды. Для этого воспользуемся формулой:

   Q = m * c * ΔT,

   где Q - количество теплоты (в Дж), m - масса воды (в кг), c - удельная теплоёмкость воды (примерно 4,186 Дж/(г·°C)), ΔT - изменение температуры (в °C).

   В данном случае, масса воды m = 400 г = 0,4 кг. ΔT = 100 °C (так как вода выкипела и перешла в парообразное состояние, а начальная температура была 20 °C).

   Подставим значения в формулу:

   Q = 0,4 кг * 4,186 Дж/(г·°C) * 100 °C = 167,44 кДж.

   Получили, что плитка передала 167,44 кДж теплоты воде.

2. Рассчитаем количество электрической энергии, потребляемое плиткой. Для этого воспользуемся формулой:

   W = V^2 / R,

   где W - количество электрической энергии (в Дж), V - напряжение (в В), R - сопротивление (в Ом).

   Подставим значения в формулу:

   W = (220 В)^2 / 50 Ом = 968 Дж.

   Получили, что плитка потребила 968 Дж электрической энергии.

3. Теперь мы можем рассчитать КПД плитки. КПД определяется как отношение количества полезной работы (в данном случае переданной теплоты) к количеству затраченной энергии:

   η = (Q / W) * 100%.

   Подставим значения:

   η = (167,44 кДж / 968 Дж) * 100% ≈ 17,3%.

   КПД плитки составляет около 17,3%.