Электрический нагреватель работает от сети с напряжением U = 120 В при силе тока I = 5 А и за время t = 20 мин нагревает m = 1,5 кг воды от t1 = 16 "С до t2 = 100 °С. Определить КПД нагревателя.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала определим количество теплоты, которое необходимо подать, чтобы нагреть массу воды от температуры t1 до t2:

Q = m c Δt,

где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/(кг*°C)), Δt - изменение температуры.

Δt = t2 - t1 = 100 - 16 = 84 °C

Q = 1,5 кг 4186 Дж/(кг°C) * 84 °C = 630,36 кДж.

КПД нагревателя можно вычислить по формуле:

η = (полученное количество теплоты) / (затраченное количество электрической энергии) * 100%,

где затраченное количество энергии равно произведению напряжения на силу тока и время работы:

W = U I t = 120 В 5 А 20 мин = 120 В 5 А 20 мин * 60 с/мин = 72 кДж.

Теперь можем вычислить КПД:

η = 630,36 кДж / 72 кДж * 100% ≈ 875%.

Таким образом, КПД нагревателя составляет около 875%.