Question

На электроплитке мощностью 1108 Вт растопили 381 г льда с начальной температурой −20 °С. Полученную воду довели до кипения, причем 65 г её обратилось в пар. Процесс нагревания длился 42 мин. Определи КПД плитки. (Удельная теплота плавления льда λ =330000 Дж/кг, удельная теплота парообразования воды L =2260000 Дж/кг, удельная теплоёмкость льда с1 =2100 Дж/кг·°С и воды с2 =4200 Дж/кг·°С).

Answer 1

Ответ:

16%

Объяснение:

КПД плитки: η=A(п)/A(з) ·100%

Полезная работа:

A(п)=Q=c₁m₁(t-t₁)+λm₁+c₂m₁(t₂-t)+Lm₂=m₁(c₁(t-t₁)+λ+c₂(t₂-t))+Lm₂

Q - количество теплоты нагревания и плавления льда, нагревания и парообразования воды;

m₁ - масса льда 381 г = 0,381 кг;

t - температура плавления льда 0°C;

t₁ - температура льда;

t₂ - температура кипения воды 100°С;

m₂ - масса пара 65 г = 0,065 кг.

A(п)=0,381(2100·(0+20)+330000+4200(100-0))+2260000·0,065=301752+146900=448652 Дж

Затраченная работа:

A(з)=NT

N - мощность электроплитки;

T - время нагревания 42 мин = 2520 с.

A(з)=1108·2520=2792160 Дж

η=448652/2792160 ·100%≈16%

Answer 2

Для определения КПД (коэффициента полезного действия) электроплитки, нужно сначала определить количество теплоты, которое было получено при нагревании и плавлении льда, а затем определить количество электрической энергии, которая была потрачена на нагревание.

1. Определение количества теплоты, полученной при нагревании и плавлении льда: Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания льда от начальной температуры до точки плавления: Q1 = m * c1 * Δt1 где Q1 - количество теплоты, m - масса льда, c1 - удельная теплоёмкость льда, Δt1 - изменение температуры льда. Q1 = 381 г * 2100 Дж/кг * (0 °С - (-20 °С)) Q1 = 381 г * 2100 Дж/кг * 20 °С Q1 = 1599600 Дж

Затем определим количество теплоты, необходимое для плавления льда: Q2 = m * λ где Q2 - количество теплоты, λ - удельная теплота плавления льда. Q2 = 381 г * 330000 Дж/кг Q2 = 125430000 Дж

Теперь определим количество теплоты, необходимое для нагревания полученной воды до точки кипения: Q3 = m * c2 * Δt2 где Q3 - количество теплоты, c2 - удельная теплоёмкость воды, Δt2 - изменение температуры воды. Q3 = (381 г - 65 г) * 4200 Дж/кг * (100 °С - 0 °С) Q3 = 31689000 Дж

Теперь определим количество теплоты, необходимое для превращения 65 г воды в пар: Q4 = m * L где Q4 - количество теплоты, L - удельная теплота парообразования воды. Q4 = 65 г * 2260000 Дж/кг Q4 = 146900000 Дж

Таким образом, общее количество теплоты, полученное при нагревании и плавлении льда, равно: Q_total = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 Q_total = 1599600 Дж + 125430000 Дж + 31689000 Дж + 146900000 Дж Q_total = 305376600 Дж

2. Определение количества электрической энергии, потраченной на нагревание: P = W / t где P - мощность плитки, W - количество электрической энергии, потраченной на нагревание, t - время нагревания. W = P * t W = 1108 Вт * 42 мин * 60 сек/мин W = 2799360 Дж

3. Определение КПД: КПД = (полученная энергия / потраченная энергия) * 100% КПД = (Q_total / W) * 100% КПД = (305376600 Дж / 2799360 Дж) * 100% КПД ≈ 109.05%

Таким образом, КПД электроплитки составляет примерно 109.05%. Это может быть связано с неточностями в измерениях или с потерями энергии в виде тепла, которые не учтены в расчетах.