Question

Определите КПД электрочайника, если 1,5 л воды, налитой при температуре 20С , закипают за 7 минут. Сила тока, протекающего через спираль чайника 7А, напряжение в сети 220В.

Answer 1

Для определения КПД (коэффициента полезного действия) электрочайника необходимо знать входную мощность и выходную мощность.

Входная мощность (Pi) вычисляется по формуле: Pi = U * I, где U - напряжение в сети (220 В), I - сила тока (7 А).

Pi = 220 В * 7 А = 1540 Вт.

Выходная мощность (Po) можно вычислить, зная, что электрочайник закипает 1,5 литра воды за 7 минут. Для этого нужно знать, сколько теплоты (Q) необходимо передать воде для ее закипания.

Теплота (Q) можно вычислить по формуле: Q = m * c * ΔT, где m - масса воды (1,5 кг), c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г*°C), ΔT - изменение температуры (от 20°C до точки кипения, 100°C).

ΔT = 100°C - 20°C = 80°C.

Q = 1,5 кг * 4,186 Дж/г*°C * 80°C = 502,32 кДж.

Выходная мощность (Po) можно вычислить, зная, что 1 Дж = 1 Вт*с: Po = Q / t, где Q - теплота (502,32 кДж), t - время закипания (7 минут = 420 секунд).

Po = 502,32 кДж / 420 с = 1,195 кВт.

Теперь можно вычислить КПД (η) электрочайника по формуле: η = Po / Pi.

η = 1,195 кВт / 1,54 кВт = 0,775.

КПД электрочайника составляет примерно 0,775, что означает, что 77,5% входной электроэнергии превращается в выходную тепловую энергию для закипания воды.