Question

На электроплитке мощностью 1963 Вт растопили 558 г льда с начальной температурой −19 °С. Полученную воду довели до кипения, причем 35 г её обратилось в пар. Процесс нагревания длился 48 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:

Дано:

P = 1 039 Вт

m1 = 0,565 кг

t1 = -27 °с

tп = 0 °с

tk = 100 °c

m2 = 0,073 кг

t = 2 520 c  

λ = 330000 Дж / кг

L = 2260000 Дж / кг

с1 = 2100 Дж / кг * °с

с2 = 4200 Дж / кг * °с

Найти:

μ - ?

Решение:

μ = Aп / Аз * 100 %

Аз = 2520 * 1039 =  2 618 280 Дж

Ап = Q

Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Q1 = c1m1(tп - t1) = 2100 * 0,565 * 27 = 32 035,5 Дж

Q2 = λm1 = 330000 * 0,565 = 186 450 Дж

Q3 = c2m1(tk - tп) = 4200 * 0,565 * 100 = 237 300 Дж

Q4 = Lm2 = 2260000 * 0,073 = 164 980 Дж

Aп = Q = 32 035,5 + 186 450 + 237 300 + 164 980 = 620 765,5 Дж

μ = 620 765,5 / 2 618 280 * 100% = 23,7%

Объяснение:

Answer 2

КПД (КПЭ) – это коэффициент полезного действия, который характеризует эффективность преобразования входной энергии в какую-то другую форму энергии или полезную работу. В данном случае, мы можем вычислить КПД электроплитки, используя предоставленные данные.

Сначала вычислим количество теплоты, которое было потрачено на нагревание льда до температуры плавления:

Q_1 = масса × удельная_теплоёмкость × изменение_температуры Q_1 = 558 г × 2100 Дж/кг·°С × (0 °С - (-19 °С)) = 23 265 600 Дж

Затем вычислим количество теплоты, необходимое для плавления льда:

Q_2 = масса × удельная_теплота_плавления Q_2 = 558 г × 330000 Дж/кг = 184 140 000 Дж

Далее, количество теплоты для нагревания полученной воды до кипения:

Q_3 = масса × удельная_теплоёмкость × изменение_температуры Q_3 = 558 г × 4200 Дж/кг·°С × (100 °С - 0 °С) = 234 396 000 Дж

Количество теплоты, которое ушло на превращение воды в пар:

Q_4 = масса × удельная_теплота_парообразования Q_4 = 35 г × 2260000 Дж/кг = 79 100 000 Дж

Общее количество входной энергии (электроэнергии), которое было подано на электроплитку:

Q_вх = мощность × время Q_вх = 1963 Вт × 48 мин × 60 с/мин = 5 642 560 Дж

Теперь найдем полезную работу (теплоту), которая использовалась для плавления льда, нагревания воды и превращения ее в пар:

Q_полезная = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 Q_полезная = 23 265 600 Дж + 184 140 000 Дж + 234 396 000 Дж + 79 100 000 Дж Q_полезная = 520 901 600 Дж

Теперь можно вычислить КПД:

КПД = (Q_полезная / Q_вх) × 100% КПД = (520 901 600 Дж / 5 642 560 Дж) × 100% ≈ 92.25%

Итак, коэффициент полезного действия электроплитки составляет примерно 92.25%.