Question

5. На электроплитке мощностью 600Вт с КПД=45% нагрели до кипения 1,5 л воды, взятой при 10°С, при этом 5% воды превратилось в пар. Сколько времени длилось нагревание?

Answer 1

Надеюсь, что правильно.

Answer 2

Для решения этой задачи нам понадобится знать, что КПД (коэффициент полезного действия) определяется как отношение выходной мощности к входной мощности, выраженное в процентах. В данном случае, КПД равен 45%, что означает, что только 45% входной мощности превращается в выходную мощность.

Мощность электроплитки: P = 600 Вт. КПД (η) = 45% = 0.45.

Мы хотим нагреть 1.5 л воды с начальной температурой 10°C до кипения. Часть воды также превратится в пар.

Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения: Q_nagrev = масса × удельная_теплота × ΔT, где масса = 1.5 кг (плотность воды примерно 1000 кг/м³), удельная_теплота = 4186 Дж/кг°C (удельная теплоемкость воды), ΔT = 100°C - 10°C = 90°C.

Q_nagrev = 1.5 кг × 4186 Дж/кг°C × 90°C = 563310 Дж.

Теперь найдем количество теплоты, необходимое для превращения 5% воды в пар: Q_parenie = масса_пара × удельная_теплота_парения, где масса_пара = 0.05 × 1.5 кг = 0.075 кг, удельная_теплота_парения = 2.25 × 10^6 Дж/кг.

Q_parenie = 0.075 кг × 2.25 × 10^6 Дж/кг = 168750 Дж.

Общее количество теплоты, необходимое для нагревания и парения, составит: Q_total = Q_nagrev + Q_parenie = 563310 Дж + 168750 Дж = 732060 Дж.

Теперь можем найти входную мощность, которая необходима для этого количества теплоты: P_in = Q_total / (КПД × Δt), где Δt - время в секундах.

Мощность в Ваттах, 1 Ватт = 1 Дж/с. P_in = 732060 Дж / (0.45 × Δt).

Мы знаем, что P_in = 600 Вт, так как это мощность электроплитки. Подставим это значение и найдем Δt: 600 Вт = 732060 Дж / (0.45 × Δt), Δt = 732060 Дж / (0.45 × 600 Вт), Δt ≈ 2708 секунд.

Таким образом, время нагревания составило примерно 2708 секунд или около 45 минут и 8 секунд.