На нагрівнику із ККД 40% в алюмінієвій каструлі масою 2 кг необхідно довести до кипіння 4 л води, що має температуру 20 градусів цельсій. Визначте витрати гасу на нагрівання води й каструлі.
Так як ККД нагрівника 40%, це означає, що нагрівник витрачає 60% газу на інші цілі (наприклад, нагрівання приміщення). Тому витрати гасу на нагрівання води і кастрюлі будуть:
Gas = Q_total / ККД Gas = 2774400 Дж / 0.4 Gas = 6936000 Дж
Отже, витрати газу на нагрівання води та каструлі складають 6936000 Дж.
Спочатку визначимо теплову енергію, яку необхідно надати воді, щоб підігрітися з 20 градусів до 100 градусів (температура кипіння):
Q = m c ΔT
Q = 4 кг 4,186 Дж/(г·°C) (100 - 20)°C
Q = 410^3 г 4,186 Дж/(г·°C) * 80°C
Q = 1334400 Дж
Тепер визначимо теплову енергію, яку необхідно надати каструлі, щоб підігрітися також до 100 градусів:
Q = m c ΔT
Q = 2 кг 900 Дж/(кг·°C) (100 - 20)°C
Q = 210^3 г 900 Дж/(кг·°C) * 80°C
Q = 1440000 Дж
Тепер знайдемо загальну теплову енергію, яку необхідно надати для нагрівання води і каструлі:
Q_total = Q_water + Q_pot
Q_total = 1334400 Дж + 1440000 Дж
Q_total = 2774400 Дж
Так як ККД нагрівника 40%, це означає, що нагрівник витрачає 60% газу на інші цілі (наприклад, нагрівання приміщення). Тому витрати гасу на нагрівання води і кастрюлі будуть:
Gas = Q_total / ККД
Gas = 2774400 Дж / 0.4
Gas = 6936000 Дж
Отже, витрати газу на нагрівання води та каструлі складають 6936000 Дж.