Задача по физике Определить к. п. д. электрического кипятильника, если при напряжении U B и токе I A в нем закипает т кг воды за t мин. Начальная температура воды t°. Удельная теплоемкость воды с Дж/кг-град.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения коэффициента полезного действия (КПД) электрического кипятильника, сначала определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды, и затем сравним его с количеством электрической энергии, потребляемой кипятильником.

Расчет теплоты ((Q)), необходимой для нагрева воды:

Количество теплоты, необходимое для нагрева (t) килограммов воды от начальной температуры (t_0) до температуры кипения (примерно (100^\circ C)), можно рассчитать по формуле:

[
Q = m \cdot c \cdot (T - t_0)
]

где:

(m = t) (масса воды в кг),(c) — удельная теплоемкость воды (около (4200 \, \text{Дж/(кг} \cdot \text{град)})),(T) — температура кипения (например, (100 \, \text{град})),(t_0) — начальная температура воды в градусах.Расчет электрической энергии ((E)), потребляемой кипятильником:

Электрическая энергия, потребляемая кипятильником, может быть рассчитана по формуле:

[
E = U_B \cdot IA \cdot t{с}
]

где:

(U_B) — напряжение (в вольтах),(I_A) — ток (в амперах),(t_{с} = t \cdot 60) — время в секундах (переводим минуты в секунды).Определение КПД ((\eta)):

КПД определяем как отношение полезной энергии к затраченной:

[
\eta = \frac{Q}{E} = \frac{m \cdot c \cdot (T - t_0)}{U_B \cdot IA \cdot t{с}}
]

Подаем выражение в процентах:

[
\eta = \frac{m \cdot c \cdot (T - t_0)}{U_B \cdot IA \cdot t{с}} \times 100\%
]

Теперь можно подставить известные значения и провести расчеты для получения КПД электрического кипятильника.