Какой КПД теплового процесса можно определить, если вода объемом 1,3 л, налитая в электрический чайник при начальной температуре 10 °C, закипает (t=100 °C) через 5 минут после подключения чайника к сети с напряжением 220B и силе тока 16А? Удельная теплоемкость воды составляет 4200 Дж/(кг*°C), а теплоемкость стального диска равна 500 Дж/(кг*°C) при массе 300 г?

Физика 11 класс КПД теплового процесса КПД теплового процесса электрический чайник теплоемкость воды закипание воды расчет КПД температура воды физика электрический ток мощность чайника теплоемкость стального диска Новый

Чтобы определить коэффициент полезного действия (КПД) теплового процесса в данном случае, нам нужно рассмотреть, сколько энергии было затрачено на нагрев воды и сколько энергии было получено от чайника.

Шаг 1: Рассчитаем массу воды

Для начала, нам нужно узнать массу воды. Мы знаем, что 1 литр воды имеет массу примерно 1 кг. Таким образом, масса 1,3 литра воды будет:

• Масса воды = 1,3 кг

Шаг 2: Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды

Количество теплоты, необходимое для нагрева воды можно рассчитать по формуле:

Q = m c ΔT

где:

• Q – количество теплоты (в Джоулях),
• m – масса воды (в кг),
• c – удельная теплоемкость воды (в Дж/(кг*°C)),
• ΔT – изменение температуры (в °C).

В нашем случае:

• m = 1,3 кг,
• c = 4200 Дж/(кг*°C),
• ΔT = 100 °C - 10 °C = 90 °C.

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 1,3 4200 90.

Шаг 3: Вычисление Q

Теперь давайте произведем вычисления:

Q = 1,3 4200 90 = 491400 Дж.

Шаг 4: Рассчитаем электрическую энергию, потребленную чайником

Теперь рассчитаем, сколько энергии потребил чайник за 5 минут. Для этого используем формулу:

E = U I t,

где:

• E – электрическая энергия (в Джоулях),
• U – напряжение (в Вольтах),
• I – сила тока (в Амперах),
• t – время (в секундах).

В нашем случае:

• U = 220 В,
• I = 16 А,
• t = 5 минут = 5 * 60 = 300 секунд.

Теперь подставим значения:

E = 220 16 300.

Шаг 5: Вычисление E

Теперь давайте произведем вычисления:

E = 220 16 300 = 1056000 Дж.

Шаг 6: Рассчитаем КПД

Теперь, когда у нас есть количество теплоты, необходимое для нагрева воды (Q) и электрическая энергия, потребленная чайником (E), мы можем рассчитать КПД. КПД определяется как отношение полезной работы к затраченной энергии:

КПД = (Q / E) * 100%.

Подставим значения:

КПД = (491400 / 1056000) * 100%.

Шаг 7: Вычисление КПД

Теперь произведем вычисления:

КПД = (491400 / 1056000) * 100% ≈ 46,5%.

Таким образом, КПД теплового процесса в данном случае составляет примерно 46,5%.