КПД (коэффициент полезного действия) равен отношению полезной работы к затраченной энергии.
Затраченная энергия:
Для нагревания воды до кипения Q1 = mcΔt, гд m - масса воды (200 г) c - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(г°C)) Δt - изменение температуры (для перехода от 20°C до кипения 100°C: 100-20=80°C) Q1 = 200 г 4,18 Дж/(г°C) 80°C = 6692 Дж
Затраченная энергия на испарение воды в пар Q2 = ml, гд m - масса испаренной воды (10 г) l - удельная теплота испарения воды (2260 Дж/г) Q2 = 10 г * 2260 Дж/г = 22600 Дж
Затраченная энергия на сжигание спирта Q3 = 20 г q, гд q - теплота сгорания спирта (около 30 кДж/г = 30000 Дж/г) Q3 = 20 г 30000 Дж/г = 600000 Дж
Итак, общая затраченная энергия Q = Q1 + Q2 + Q3 = 6692 + 22600 + 600000 = 629292 Дж
Полезная работа - это испаренная вода. Ее удельная теплота испарения равна удельной теплоемкости испаренного вещества умноженное на температуру испарения Qп = ml = 10 г * 2260 Дж/г = 22600 Дж
Теперь можно найти КПД КПД = Qп / Q 100% = 22600 Дж / 629292 Дж 100% ≈ 3,59%
КПД (коэффициент полезного действия) равен отношению полезной работы к затраченной энергии.
Затраченная энергия:
Для нагревания воды до кипения
Q1 = mcΔt, гд
m - масса воды (200 г)
c - удельная теплоемкость воды (4,18 Дж/(г°C))
Δt - изменение температуры (для перехода от 20°C до кипения 100°C: 100-20=80°C)
Q1 = 200 г 4,18 Дж/(г°C) 80°C = 6692 Дж
Затраченная энергия на испарение воды в пар
Q2 = ml, гд
m - масса испаренной воды (10 г)
l - удельная теплота испарения воды (2260 Дж/г)
Q2 = 10 г * 2260 Дж/г = 22600 Дж
Затраченная энергия на сжигание спирта
Q3 = 20 г q, гд
q - теплота сгорания спирта (около 30 кДж/г = 30000 Дж/г)
Q3 = 20 г 30000 Дж/г = 600000 Дж
Итак, общая затраченная энергия
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 6692 + 22600 + 600000 = 629292 Дж
Полезная работа - это испаренная вода. Ее удельная теплота испарения равна удельной теплоемкости испаренного вещества умноженное на температуру испарения
Qп = ml = 10 г * 2260 Дж/г = 22600 Дж
Теперь можно найти КПД
КПД = Qп / Q 100% = 22600 Дж / 629292 Дж 100% ≈ 3,59%
КПД равен примерно 3,59%