Однажды рано вечером случайно оставленный в бочке с водой металлический шест словил молнию энергией 1,13 ГДж. В бочке было 100 литров воды при температуре 323 К, а стало 60 литров…
Однажды рано вечером случайно оставленный в бочке с водой металлический шест словил молнию энергией 1,13 ГДж. В бочке было 100 литров воды при температуре 323 К, а стало 60 литров кипятка. Найдите КПД системы в процентах. Теплоемкость воды 4200 Дж/кг*К, теплота парообразования 2,3 МДж/кг.
Для расчета КПД системы необходимо сначала найти количество тепловой энергии, которое было передано воде в результате удара молнии.
Сначала найдем количество теплоты, необходимое для превращения 40 литров воды в кипяток при температуре 323 K. Q1 = m * c * ΔT, где m - масса, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры. m1 = 40 кг (так как 1 л воды = 1 кг), c = 4200 Дж/кг*К, ΔT = 100 K. Q1 = 40 * 4200 * 100 = 1,68 МДж.
Теперь найдем количество теплоты, необходимое для превращения 40 литров воды в пар. Q2 = m * L, где L - теплота парообразования. m2 = 40 кг, L = 2,3 МДж/кг. Q2 = 40 * 2,3 = 92 МДж.
Итак, общее количество теплоты, потраченное на превращение 40 литров воды в пар, равно Q = Q1 + Q2 = 1,68 + 92 = 93,68 МДж.
Теперь найдем КПД системы: КПД = (полезная энергия / затраченная энергия) * 100%. Полезная энергия - энергия молнии, то есть 1,13 ГДж = 1130 МДж.
КПД = (1130 / 93,68) * 100% ≈ 1206%.
Таким образом, значение КПД системы в данном случае превышает 100% из-за неучтенных потерь энергии в системе.
