Вопрос школьника
Рассчитайте коэффициент полезного действия электрокипятильника, если известно, что при силе тока 5 А и напряжении 220 В он может в течение 8 мин нагреть 600 г воды от 12 °С до кипения
Ответ от учителя
Коэффициент полезного действия (КПД) электрокипятильника определяется как отношение энергии, затраченной на нагрев воды, к энергии, потребляемой от источника питания.
Энергия, затраченная на нагрев воды, может быть вычислена по формуле:
Q = m * c * ΔT
где Q — количество теплоты, необходимое для нагрева массы воды m от температуры T1 до температуры T2, c — удельная теплоемкость воды, ΔT = T2 — T1 — изменение температуры.
Для данной задачи:
m = 600 г
c = 4,18 Дж/(г*°C) — удельная теплоемкость воды
T1 = 12 °C
T2 = 100 °C — температура кипения воды
Q = 600 * 4,18 * (100 — 12) = 224 424 Дж
Энергия, потребляемая от источника питания, может быть вычислена по формуле:
W = U * I * t
где W — потребляемая энергия, U — напряжение, I — сила тока, t — время.
Для данной задачи:
U = 220 В
I = 5 А
t = 8 мин = 480 с
W = 220 * 5 * 480 = 52 800 Дж
Тогда коэффициент полезного действия электрокипятильника будет:
η = Q / W = 224 424 / 52 800 = 4,25
Таким образом, коэффициент полезного действия электрокипятильника составляет 4,25. Это означает, что только 23,5% энергии, потребляемой от источника питания, используется для нагрева воды, а остальные 76,5% теряются в виде тепла в окружающую среду.
