Question

Лёд массой 2 кг, находящийся при температуре плавления, растапливают на электроплитке. В электроплитке две спирали по 20 Ом каждая соединены параллельно, и включены в сеть напряжением 220В. Весь лёд растаял через 195 с. Определить КПД процесса. Удельная теплота плавления льда 3,3*10^5

Answer 1

Сначала надо найти количество тепла на плавление льда. Это будет 330000х2=660000 Дж. Потом количество тепла при работе плиты за 195 с. Спирали при II соединении вместе дают 10 Ом. Ток будет 220/10=22 А. Мощность плиты 220х22=4840 Вт. За 195 с выделится 4840х195=943800 Дж. КПД процесса 660000/943800=0,699=70%. Вот примерно так! Береги зубы, гранит науки твердый!

Answer 2

Задача на уравнение теплового баланса, Ну и попутно на законы Ома и Джоуля-Ленца. Хотя баланса тут всего ничего.
Для плавления льда массой  m находящегося при температуре плавления к нему необходимо подвести количество теплоты:
Q1=qmQ_1=qmQ1​=qm (1)  
Где q- удельная теплота плавления льда
q=335*10³ Дж/кг

Q1=335∗103∗2=670∗103Q_1=335*10^3*2=670*10^3Q1​=335∗103∗2=670∗103 Дж

При пропускании тока через проводник на нем за время Δt выделится количество теплоты:
Q2=IU⋅ΔtQ_2=IU\cdot \Delta tQ2​=IU⋅Δt   (2)
I - ток через провдник (в Амперах)
U - Напряжение на концах провдника (в Вольтах)
Δt - Интервал временим (с)
В нашем случае ток равен 
I=U2RI= \frac{U}{2R}I=2RU​ (3)
R- сопротивление одной спирали. Две одинаковые соединены последовательно, значит суммарное сопротивление равно 
2R=2*20=40 Ом.    (4)
Ну что ж, Подставляем числовые значения в (2) и с учетом (3) и (4) (не забываем 12мин=720с) ,получаем Q₂
Q2=220∗22040∗720=871,2∗103Q_2=220*\frac{220}{40}*720=871,2 *10^3Q2​=220∗40220​∗720=871,2∗103Дж

КПД Это отношение теоретически необходимых на плавление затрат теплоты к полным затратам. Т.е в нашем случае:
η=Q1Q2=670∗103871,2∗103≈0,77\eta = \frac{Q_1}{Q_2}= \frac{670*10^3}{871,2*10^3} \approx 0,77η=Q2​Q1​​=871,2∗103670∗103​≈0,77 

ОТВЕТ: η≈0,77

Answer 3

Для определения КПД (КПД - Коэффициент полезного действия) процесса растапливания льда на электроплитке, нужно сначала определить количество тепла, которое было затрачено на растапливание льда, а затем определить количество электрической энергии, которое было потреблено для этого.

1. Найдем количество тепла, которое необходимо для растапливания льда: Масса льда (m) = 2 кг Удельная теплота плавления льда (L) = 3.3 * 10^5 Дж/кг

Количество тепла (Q) = масса * удельная теплота плавления Q = 2 кг * (3.3 * 10^5 Дж/кг) = 6.6 * 10^5 Дж

2. Найдем количество электрической энергии, которое было потреблено для растапливания льда. Напряжение в сети (U) = 220 В Время работы электроплитки (t) = 195 с

Количество электрической энергии (W) = напряжение * ток * время Так как у нас две спирали, то общее сопротивление электроплитки будет:

1/Requivalent = 1/R1 + 1/R2 1/Requivalent = 1/20 + 1/20 1/Requivalent = 2/20 Requivalent = 10 Ом

Теперь можем найти ток (I) через электроплитку, используя закон Ома: U = I * R I = U / Requivalent I = 220 В / 10 Ом I = 22 А

Количество электрической энергии (W) = U * I * t W = 220 В * 22 А * 195 с = 9.57 * 10^5 Дж

3. Теперь можем вычислить КПД процесса: КПД (η) = (Количество полученного полезного действия / Затраченное количество энергии) * 100%

КПД (η) = (Q / W) * 100% КПД (η) = (6.6 * 10^5 Дж / 9.57 * 10^5 Дж) * 100% КПД (η) ≈ 69.0%

Итак, КПД процесса растапливания льда на электроплитке составляет примерно 69.0%.