Чему равен кпд нагревателя, если при нагревании на нем 150 г воды от 20 до 80 градусов израсходовано 4 г спирта?

Физика 9 класс Коэффициент полезного действия (КПД) устройств КПД нагревателя нагрев воды спирт физика расчет КПД теплообмен Энергия температура масса воды физические задачи Новый

Для того чтобы найти коэффициент полезного действия (КПД) нагревателя, нам нужно рассмотреть, сколько энергии было затрачено на нагрев воды и сколько энергии было получено от сгорания спирта.

Шаг 1: Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды.

Формула для расчета количества теплоты (Q), необходимого для нагрева массы (m) воды на определенную температуру (t) выглядит так:

Q = m * c * ΔT

• m - масса воды (в кг);
• c - удельная теплоемкость воды (для воды c ≈ 4200 Дж/(кг·°C));
• ΔT - изменение температуры (в °C).

В нашем случае:

• m = 150 г = 0.150 кг;
• c = 4200 Дж/(кг·°C);
• ΔT = 80 - 20 = 60 °C.

Теперь подставим эти значения в формулу:

Q = 0.150 * 4200 * 60 = 37800 Дж.

Шаг 2: Определим количество теплоты, выделяющееся при сгорании спирта.

Для расчета энергии, выделяющейся при сгорании спирта, нужно знать теплоту сгорания спирта. Обычно она составляет около 30 МДж/кг. Поскольку мы имеем 4 г спирта, переведем это значение в килограммы:

4 г = 0.004 кг.

Теперь рассчитаем количество теплоты, выделяющееся при сгорании:

Q_спирта = m_спирта * Q_сгорания

Q_спирта = 0.004 * 30000000 = 120000 Дж.

Шаг 3: Рассчитаем КПД нагревателя.

Коэффициент полезного действия (КПД) определяется как отношение полезной работы (в нашем случае - количество теплоты, полученное для нагрева воды) к затраченной энергии (количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта):

KPD = (Q / Q_спирта) * 100%

KPD = (37800 / 120000) * 100%.

Теперь вычислим это значение:

KPD = 0.315 * 100% = 31.5%.

Ответ: КПД нагревателя составляет 31.5%.