Question

Сила тока 5А, напряжение (U) 220B время 8 минут, масса 600 грамм, температура1= 12 градусов, температура2=100 градусов.Найдите КПД (коэфициент полезного действия)

Answer 1

Время t=8 мин=480 с

Затраченная энергия
U*I*t=220*5*480= 528 000 Дж

Теплоёмкость воды c=2400 Дж/(кг*град С), масса m=600г=0.6кг

Полезная работа

Q=m*c*(T2-T1)=0.6*4200*(100-12)=2520*88=221 760 Дж

КПД=221 760/528 000=0.42 или 42%

Answer 2

Для расчета КПД (коэффициента полезного действия) устройства, использующего электроэнергию для нагрева, можно воспользоваться следующей формулой:

КПД = (Полезная энергия / Затраченная энергия) * 100%

Где:

1. Полезная энергия - это энергия, которую устройство преобразует в нужную работу или тепло.
2. Затраченная энергия - это энергия, которую устройство потребляет из источника энергии.

Давайте посчитаем каждую из этих составляющих:

1. Затраченная энергия: Затраченная энергия (работа, W) можно вычислить с использованием закона электрической мощности:

W = U * I * t

где: U - напряжение (220 В), I - сила тока (5 А), t - время (8 минут, которые нужно перевести в секунды: 8 минут * 60 секунд/минута = 480 секунд).

W = 220 В * 5 А * 480 сек = 528000 Дж (джоулей).

2. Полезная энергия: Полезная энергия в данном случае будет равна энергии, которая была передана массе вещества и вызвала изменение его температуры. Мы можем использовать формулу для тепловой энергии:

Q = m * c * ΔT

где: m - масса вещества (600 грамм, которые нужно перевести в килограммы: 600 г / 1000 г/кг = 0.6 кг), c - удельная теплоемкость вещества (для воды обычно принимают около 4.18 Дж/(градус·грамм)), ΔT - изменение температуры (100 градусов - 12 градусов = 88 градусов).

Q = 0.6 кг * 4.18 Дж/(градус·грамм) * 88 градусов = 2217.12 Дж.

Теперь мы можем рассчитать КПД:

КПД = (Полезная энергия / Затраченная энергия) * 100% КПД = (2217.12 Дж / 528000 Дж) * 100% КПД ≈ 0.42%

Итак, коэффициент полезного действия (КПД) в данном случае составляет примерно 0.42%. Это означает, что только около 0.42% электроэнергии, потребляемой устройством, используется для нагрева воды, а остальная энергия теряется на различные потери, такие как тепловые потери.