Какой КПД газовой горелки можно определить, если для нагрева 3 литров воды от 10 °C до кипения было затрачено 60 литров газа? Известно, что теплоемкость чайника составляет 100 Дж/К, а теплота сгорания газа равна 3 МДж/м³.

Физика 8 класс КПД тепловых машин и процессов КПД газовой горелки нагрев воды теплоемкость чайника теплота сгорания газа физика 8 класс Новый

Чтобы определить коэффициент полезного действия (КПД) газовой горелки, нам нужно сначала рассчитать количество тепла, которое было затрачено на нагрев воды, и затем сравнить его с количеством энергии, полученной от сжигания газа.

Шаг 1: Рассчитаем количество тепла, необходимое для нагрева воды.

• Объем воды = 3 литра = 0.003 м³ (поскольку 1 литр = 0.001 м³).
• Начальная температура воды = 10 °C.
• Конечная температура (температура кипения) = 100 °C.
• Температура изменения = 100 °C - 10 °C = 90 °C.
• Теплоемкость воды = 4.18 Дж/(г·°C) или 4180 Дж/(кг·°C). Поскольку 1 литр воды весит примерно 1 кг, 3 литра воды весят 3 кг.
• Теперь рассчитаем количество тепла, необходимое для нагрева воды:

Q1 = масса * теплоемкость * изменение температуры = 3 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * 90 °C.

Q1 = 3 * 4180 * 90 = 1130400 Дж.

Шаг 2: Рассчитаем количество энергии, полученной от сжигания газа.

• Объем газа = 60 литров = 0.06 м³ (поскольку 1 литр = 0.001 м³).
• Теплота сгорания газа = 3 МДж/м³ = 3,000,000 Дж/м³.
• Теперь рассчитаем количество энергии, полученной от сжигания газа:

Q2 = объем газа * теплота сгорания = 0.06 м³ * 3,000,000 Дж/м³.

Q2 = 0.06 * 3,000,000 = 180000 Дж.

Шаг 3: Рассчитаем КПД газовой горелки.

• КПД (η) = (полезная энергия / затраченная энергия) * 100%.
• Полезная энергия (Q1) = 1130400 Дж.
• Затраченная энергия (Q2) = 180000 Дж.

Теперь подставим значения:

η = (1130400 / 180000) * 100% = 628.67%.

Вывод: Полученное значение КПД больше 100%, что указывает на ошибку в расчетах или в предположениях, так как КПД не может превышать 100%. Вероятно, в задаче неверно указаны данные о количестве газа или теплоте, или же необходимо учитывать дополнительные факторы, такие как потери тепла. В реальных условиях КПД газовых горелок обычно составляет 70-90%.