Сколько времени будет нагреваться вода массой 500г от 20 до 1000С в электрическом чайнике мощностью 400 Вт, если его КПД равен 70%?
от

1 Ответ

Дано:
- Масса воды (m) = 500 г = 0.5 кг
- Начальная температура (T₁) = 20°C = 20°C + 273.15 = 293.15 K
- Конечная температура (T₂) = 100°C = 100°C + 273.15 = 373.15 K
- Мощность чайника (P) = 400 Вт
- КПД чайника (η) = 70% = 0.7

Найти: Время нагрева воды.

Решение:
1. Сначала найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды от начальной температуры до конечной:

   Q = m * c * ΔT,

   где
   - m - масса воды,
   - c - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/(кг·K)),
   - ΔT - изменение температуры.

2. Изменение температуры:

   ΔT = T₂ - T₁.

3. Подставим значения и рассчитаем количество теплоты:

   ΔT = 373.15 K - 293.15 K = 80 K,
   Q = 0.5 кг * 4186 Дж/(кг·K) * 80 K.

4. Теперь найдем полезную мощность, учитывая КПД:

   P_полезная = η * P.

5. Найдем время нагрева, используя формулу:

   Q = P_полезная * t.

6. Раскроем формулу для времени:

   t = Q / P_полезная.

7. Подставим известные значения и рассчитаем время нагрева:

   P_полезная = 0.7 * 400 Вт,
   Q = 0.5 кг * 4186 Дж/(кг·K) * 80 K,
   t = (0.5 кг * 4186 Дж/(кг·K) * 80 K) / (0.7 * 400 Вт).

8. Выполним расчеты:

   P_полезная = 0.7 * 400 Вт = 280 Вт,
   Q = 0.5 кг * 4186 Дж/(кг·K) * 80 K = 167440 Дж,
   t = 167440 Дж / 280 Вт = 598 сек.

Ответ: Вода будет нагреваться в течение примерно 598 секунд.
от