Дано:
масса льда m_льда = 1,5 кг,
температура льда T_льда = 0ºС,
масса испарившейся воды m_испарившейся_воды = 80 г = 0,08 кг,
масса природного газа m_газа = 86 г = 0,086 кг,
теплота сгорания природного газа Q_газа = 33,6 МДж/кг = 33600000 Дж/кг,
тёплотоплавления льда λ = 334 кДж/кг = 334000 Дж/кг,
удельная теплоёмкость воды c_воды = 4200 Дж/(кг·ºС),
температура кипения воды T_кип = 100ºС.
Найти: КПД газовой плиты.
Решение:
1. Нахождение тепла, необходимого для плавления льда:
Q1 = m_льда * λ = 1,5 * 334000 = 501000 Дж.
2. Нахождение тепла, необходимого для нагрева воды от 0ºС до 100ºС:
Q2 = m_льда * c_воды * (100 - 0) = 1,5 * 4200 * 100 = 630000 Дж.
3. Нахождение тепла, необходимого для испарения 80 г воды:
Q3 = m_испарившейся_воды * λ = 0,08 * 2260000 = 180800 Дж.
Общее количество тепла, которое потребовалось для выполнения всего процесса:
Q_потреб = Q1 + Q2 + Q3 = 501000 + 630000 + 180800 = 1318800 Дж.
4. Количество тепла, которое выделилось при сгорании природного газа:
Q_газа_выдел = m_газа * Q_газа = 0,086 * 33600000 = 2889600 Дж.
5. КПД газовой плиты вычисляется как отношение полезной энергии (тепла, переданного на нагрев и кипячение воды) к общему количеству энергии, полученной от газа:
КПД = (Q_потреб / Q_газа_выдел) * 100 = (1318800 / 2889600) * 100 ≈ 45,6%.
Ответ: КПД газовой плиты ≈ 45,6%.