Вопрос: Если нагреть 300 г воды от 15 до 75 градусов с помощью спиртовки, какой будет КПД нагревателя, если для этого было использовано 8 г спирта?

Физика 8 класс КПД тепловых процессов КПД нагревателя нагрев воды спиртовка физика 8 класс расчет КПД нагревание воды энергия спирта температура воды количество спирта физические законы Новый

Чтобы рассчитать коэффициент полезного действия (КПД) нагревателя, нам нужно сначала определить, сколько энергии было передано воде и сколько энергии было получено от сжигания спирта.

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

Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT

• m - масса воды (в данном случае 300 г или 0.3 кг),
• c - удельная теплоемкость воды (около 4200 Дж/(кг·°C)),
• ΔT - изменение температуры (75°C - 15°C = 60°C).

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 0.3 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 60°C = 75600 Дж.

Шаг 2: Рассчитаем количество энергии, выделяющееся при сжигании спирта.

Энергия, выделяющаяся при сжигании спирта, можно рассчитать по формуле:

Q_спирт = m_спирт * Q_сгорания

Где:

• m_спирт - масса спирта (8 г или 0.008 кг),
• Q_сгорания - теплота сгорания спирта (примерно 30 МДж/кг или 30000000 Дж/кг).

Теперь подставим значения:

Q_спирт = 0.008 кг * 30000000 Дж/кг = 240000 Дж.

Шаг 3: Рассчитаем КПД нагревателя.

Коэффициент полезного действия (КПД) рассчитывается по формуле:

KPD = (Q_полезное / Q_затраченное) * 100%

Где:

• Q_полезное - энергия, использованная для нагрева воды (75600 Дж),
• Q_затраченное - энергия, выделившаяся при сжигании спирта (240000 Дж).

Теперь подставим значения в формулу:

KPD = (75600 Дж / 240000 Дж) * 100% ≈ 31.5%.

Ответ: КПД нагревателя составляет примерно 31.5%.