Вопрос школьника
Водонагреватель при силе тока 5 А и напряжении 220 В может нагреть 600 г воды от 12°С до кипения за 8 мин. Каков КПД водонагревателя?
Ответ от учителя
Для расчета КПД водонагревателя необходимо знать, сколько энергии было затрачено на нагрев воды и сколько энергии было потеряно в процессе.
Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева 600 г воды от 12°С до кипения:
Q = m * c * ΔT
где Q — количество теплоты, m — масса воды, c — удельная теплоемкость воды, ΔT — изменение температуры.
m = 600 г = 0,6 кг
c = 4,18 Дж/(г*°C) — удельная теплоемкость воды
ΔT = 100°С — 12°С = 88°С
Q = 0,6 * 4,18 * 88 = 223,75 кДж
Теперь найдем мощность водонагревателя:
P = U * I
где P — мощность, U — напряжение, I — сила тока.
U = 220 В
I = 5 А
P = 220 * 5 = 1100 Вт
За 8 минут (480 секунд) водонагреватель потребует энергию:
E = P * t
где E — энергия, t — время.
E = 1100 * 480 = 528000 Дж
Теперь можно найти КПД водонагревателя:
η = Q / E * 100%
η = 223,75 / 528000 * 100% = 0,0423 * 100% = 4,23%
Таким образом, КПД водонагревателя составляет 4,23%. Это означает, что только 4,23% энергии, затраченной на нагрев воды, было использовано для этой цели, а остальная энергия была потеряна в процессе.
