Как можно определить КПД электрического самовара мощностью 600 Вт, который нагревает 1,5 л воды от 10 °C до кипения за 20 минут?

Физика 8 класс Электрические цепи и энергия КПД электрического самовара мощность 600 Вт нагрев воды 1,5 л температура 10 °C время 20 минут расчет КПД физика 8 класс Новый

Чтобы определить коэффициент полезного действия (КПД) электрического самовара, нужно сначала рассчитать количество теплоты, необходимое для нагрева воды, а затем сравнить его с энергией, которую самовар потребляет за это время.

Давайте разберем шаги решения:

1. Определение количества теплоты, необходимого для нагрева воды:
• Используем формулу для расчета количества теплоты: Q = m * c * ΔT, где:
• Q - количество теплоты (в джоулях),
• m - масса воды (в килограммах),
• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4180 Дж/(кг·°C)),
• ΔT - изменение температуры (в °C).
• Масса 1,5 литра воды составляет 1,5 кг (так как 1 литр воды примерно равен 1 кг).
• Изменение температуры ΔT = 100 °C - 10 °C = 90 °C.
• Теперь подставим значения в формулу:
• Q = 1,5 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * 90 °C.
• Q = 1,5 * 4180 * 90 = 563100 Дж.
• Таким образом, для нагрева воды потребуется 563100 Дж.
2. Определение энергии, потребляемой самоваром:
• Поскольку мощность самовара составляет 600 Вт, это означает, что он потребляет 600 Дж за 1 секунду.
• Время работы самовара составляет 20 минут, что равно 20 * 60 = 1200 секунд.
• Теперь можем рассчитать полное количество энергии, потребляемое самоваром:
• Энергия = мощность * время = 600 Вт * 1200 с = 720000 Дж.
3. Расчет КПД:
• КПД (η) можно рассчитать по формуле: η = (Q / Энергия) * 100%, где:
• Q - количество теплоты, использованное для нагрева воды,
• Энергия - общее количество энергии, потребленное самоваром.
• Подставляем значения:
• η = (563100 Дж / 720000 Дж) * 100%.
• η ≈ 78,5%.

Таким образом, КПД электрического самовара составляет примерно 78,5%. Это означает, что около 78,5% энергии, потребляемой самоваром, используется для нагрева воды, а остальная часть теряется, например, в виде тепла в окружающую среду.