Вычислите КПД самовара, вмещающего 8 л воды, если для кипячения воды, взятой при температуре 8 градусов по Цельсию, сожгли древесный уголь массой 0,6 кг.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем количество теплоты, необходимое для нагревания 8 л воды до кипения. Удельная теплоемкость воды равна 4,18 Дж/(г*С), а теплота плавления составляет 334 Дж/г.

Для нагрева воды от 8 градусов до 100 градусов (температура кипения) понадобится:
Q1 = mc(T2-T1) = 8000г 4,18 Дж/(гС) * (100-8) = 306160 Дж

Для превращения воды при 100 градусах в пар:
Q2 = mλ = 8000г 334 Дж/г = 2672000 Дж

Итого, общее количество теплоты Q = Q1 + Q2 = 2672000 Дж + 306160 Дж = 2978160 Дж

Теперь найдем КПД самовара. Для этого посчитаем теплоту, выделившуюся при сгорании угля массой 0,6 кг. Теплота сгорания угля примерно равна 30 МДж/кг.

Qг = mQугля = 0,6 кг 30 МДж/кг = 18 МДж = 18 000 000 Дж

Теперь можем найти КПД, как отношение полезной работы (полученной водой) к затраченной энергии:
η = Q / Qг = 2978160 Дж / 18 000 000 Дж ≈ 0,1657

Таким образом, КПД самовара составляет приблизительно 16,57%.