Вопрос школьника
Определите КПД электрического чайника, имеющего мощность 0,6 кВт, в котором за 17,5 мин 1,5 л воды нагревается от 20 до 100 °С.
Ответ от учителя
КПД (коэффициент полезного действия) электрического чайника можно определить по формуле:
η = (Qп / Qн) * 100%,
где η — КПД, Qп — полезный тепловой поток, Qн — потребляемая электрическая мощность.
Для определения КПД необходимо сначала вычислить полезный тепловой поток, который передается воде при нагреве. Для этого воспользуемся формулой:
Qп = m * c * ΔT,
где m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
Масса воды, которую нагревает чайник, равна 1,5 кг (так как 1 л воды имеет массу 1 кг). Удельная теплоемкость воды приблизительно равна 4,18 Дж/(г*°C). Изменение температуры равно 80 °C (так как вода нагревается от 20 до 100 °C).
Таким образом, полезный тепловой поток Qп = 1,5 * 4,18 * 80 = 502,8 кДж.
Потребляемая электрическая мощность равна 0,6 кВт. Время нагрева составляет 17,5 мин, что равно 1050 секундам.
Потребленная электрическая энергия равна:
W = P * t = 0,6 * 1050 = 630 Дж.
Теперь можно вычислить КПД чайника:
η = (Qп / Qн) * 100% = (502,8 / 630) * 100% ≈ 79,8%.
Таким образом, КПД электрического чайника, имеющего мощность 0,6 кВт, составляет примерно 79,8%.
