Question

На электроплитке мощностью 1359 Вт растопили 828 г льда с начальной температурой −30 °С. Полученную воду довели до кипения, причем 70 г её обратилось в пар. Процесс нагревания длился 41 мин. Найди 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

Для нахождения КПД (Коэффициента полезного действия) электроплитки, мы можем использовать следующую формулу:

КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%

Давайте разобьем эту задачу на несколько шагов.

Шаг 1: Найдите затраченную энергию

Затраченная энергия (Q) можно найти, используя следующую формулу:

Q = масса * удельная теплоёмкость * изменение температуры

Для растопления льда: масса (m) = 828 г = 0.828 кг удельная теплоёмкость льда (c1) = 2100 Дж/кг·°С изменение температуры (ΔT) = 0 °C (потому что мы идем от -30 °C до 0 °C)

Таким образом, затраченная энергия для растопления льда будет:

Q1 = m * c1 * ΔT

Шаг 2: Найдите затраченную энергию на нагревание воды

Затраченная энергия (Q) для нагревания воды можно найти, используя следующую формулу:

Q = масса * удельная теплоёмкость * изменение температуры

Для нагревания воды: масса (m) = 70 г = 0.07 кг удельная теплоёмкость воды (c2) = 4200 Дж/кг·°С изменение температуры (ΔT) = 100 °C (потому что мы идем от 0 °C до кипения)

Таким образом, затраченная энергия для нагревания воды будет:

Q2 = m * c2 * ΔT

Шаг 3: Найдите затраченную энергию на перевод воды в пар

Затраченная энергия (Q) для перевода воды в пар можно найти, используя следующую формулу:

Q = масса * удельная теплота парообразования

Для перевода 70 г воды в пар: масса (m) = 70 г = 0.07 кг удельная теплота парообразования (L) = 2260000 Дж/кг

Таким образом, затраченная энергия на перевод воды в пар будет:

Q3 = m * L

Шаг 4: Найдите полезную работу

Полезная работа (W) будет равна затраченной энергии для перевода воды в пар:

W = Q3

Шаг 5: Найдите КПД

Теперь мы можем использовать найденные значения для нахождения КПД:

КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%

КПД = (W / (Q1 + Q2 + Q3)) * 100%

Подставим найденные значения в формулу и рассчитаем КПД электроплитки.