Question

Электрочайник мощностью 1 кВт довел до кипения 0,4 кг воды за 3,5 минуты. Начальная температура воды 20 0С. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг 0С. Чему равен КПД чайника?

Answer 1

Это одна из задач, в которой, чтобы найти КПД, нужно четко разобраться, что было полезным, а что было затраченным. Итак, чайник довел воду до температуры кипения (тобишь до 100 градусов цельсия). Для этого он сообщил воде количество теплоты, равное Q=cm(t2-t1). Это количество теплоты и будет являться полезным, так как все оно ушло на нагрев воды, что нам было и нужно. А затратил он на этот процесс электрический ток, который ему был сообщен, работа которого будет равна A=UIt=Pt. Это работа и будет затраченной, так как из-за сопротивления чайник получит не весь ток. Таким образом мы получаем: КПД=Q/A=cm(t2-t1)/Pt=134400/210000=0,64. Умножаем на 100% и получаем 64%. Ответ: 64%.

Answer 2

Для расчета КПД (коэффициента полезного действия) чайника, нужно определить, сколько тепла было затрачено на нагрев воды и сколько из этого тепла было использовано для кипячения. Затем сравните эти значения.

1. Сначала найдем количество тепла, необходимого для нагрева 0,4 кг воды с 20°C до точки кипения, которая составляет 100°C:

   ΔQ1 = m * c * ΔT ΔQ1 = 0,4 кг * 4200 Дж/кг°C * (100°C - 20°C) ΔQ1 = 0,4 кг * 4200 Дж/кг°C * 80°C ΔQ1 = 1344000 Дж

2. Теперь найдем количество тепла, необходимого для кипячения 0,4 кг воды:

   ΔQ2 = m * L ΔQ2 = 0,4 кг * 2,25 * 10^6 Дж/кг ΔQ2 = 900000 Дж

3. Теперь найдем общее количество затраченного тепла:

   Q_total = ΔQ1 + ΔQ2 Q_total = 1344000 Дж + 900000 Дж Q_total = 2244000 Дж

4. Теперь найдем КПД чайника, который определяется как отношение полезного выхода к затраченному входу:

   КПД = (Полезная работа) / (Затраченная энергия)

   Здесь полезная работа - это количество тепла, которое было использовано для кипячения воды (ΔQ2), а затраченная энергия - это общее количество тепла, затраченного на нагрев и кипячение (Q_total).

   КПД = ΔQ2 / Q_total КПД = 900000 Дж / 2244000 Дж ≈ 0,4

Таким образом, КПД чайника составляет приблизительно 0,4, или 40%.