На электроплитке с тепловой мощностью 600 Вт с КПД 45 % нагрели до кипения 1,5 кг воды с начальной температурой 20 0С и часть воды 5% превратилась в пар. Сколько времени длился этот процесс?

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для решения задачи нам нужно найти количество теплоты, которое было передано воде и паре, чтобы часть воды превратилась в пар.

Сначала найдем количество теплоты Q, необходимое для нагревания 1,5 кг воды с начальной температурой 20 °C до кипения.

Q = m c ΔT,
где
m - масса воды (1,5 кг),
c - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/(кг*°C)),
ΔT - изменение температуры от 20 °C до кипения (100 °C) = 80 °C.

Q = 1,5 кг 4186 Дж/(кг°C) * 80 °C = 502 320 Дж.

Теперь найдем количество теплоты, необходимое для превращения 5% воды в пар.

m = 1,5 кг 0,05 = 0,075 кг.
Q = m L,
где
L - теплота парообразования (2257 кДж/кг).

Q = 0,075 кг * 2257 кДж/кг = 169,275 кДж = 169 275 Дж.

Общее количество теплоты, необходимое для нагревания воды и превращения части в пар:
Qtotal = Qнагр + Qпар = 502 320 Дж + 169 275 Дж = 671 595 Дж.

Теперь найдем время, которое длился процесс, зная, что мощность плиты 600 Вт и КПД 45%:
P = Q / t,
где
P - мощность (600 Вт),
t - время.

t = Q / P = 671 595 Дж / (600 Вт * 0,45) = 2 359 сек ≈ 39 минут.

Итак, процесс длился примерно 39 минут.