ЕГЭ 202 ЕГЭ 202 ЕГЭ 202 Я сириусо ФизикаОлим ндекс its.sirius.online Олимпиады и тестирования - Школьный этап ВсОШ 2025/26, физика, 10 клас № 3 Парогенератор - устройство,…
ЕГЭ 202 ЕГЭ 202 ЕГЭ 202 Я сириусо ФизикаОлим ндекс its.sirius.online Олимпиады и тестирования - Школьный этап ВсОШ 2025/26, физика, 10 клас № 3 Парогенератор - устройство, создающее пар за счёт нагрева воды. В парогенераторе вода из встроенного резервуара подаётся в небольшую камеру нагрева, где нагревается электрическим нагревателем до 100 °С и затем начинает испаряться. При этом на место испарившейся воды непрерывно подаётся новая из встроенного резервуара. Считайте, что вся электрическая энергия идёт только на нагрев и испарение воды, при этом температу воды в резервуаре не изменяется. Начальная температура воды равна 25 °С. Удельн теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг •° С), плотность - 1000 кг/м3. Удельная теплота парообразования - 2.26 МДж/кг. Температура пара на выходе из парогенератора 10 В таблице даны основные характеристики парогенератора, заявленные производителе Мощность 2400 Вт Материал подошвы Керамика Объём резервуара для воды 1500 мл Постоянная подача пара 140 г/мин Паровой удар Есты Давление пара 6.8 бар Время нагрева (от включения парогенератора до начала подачи пара) 9 с Рабочее напряжение 220 в На какое время непрерывной работы рассчитана одна заправка парогенератора
Решение к задаче
Данные:
- Объем воды в резервуаре: 1500 мл → масса воды m = 1.5 кг (плотность воды 1000 кг/м³).
- Удельная теплоемкость воды: c = 4200 Дж/(кг·°C).
- Начальная температура воды: 25 °C, до 100 °C (ΔT = 100 − 25 = 75 °C).
- Удельная теплота парообразования: L = 2.26 МДж/кг = 2 260 000 Дж/кг.
- Мощность нагревателя: P = 2400 Вт = 2400 Дж/с.
Энергия, необходимая на нагрев и испарение 1 кг воды: E1 = c·ΔT + L = 4200·75 + 2 260 000 = 315 000 + 2 260 000 = 2 575 000 Дж/кг.
Общая энергия для 1.5 кг воды: E_total = m · E1 = 1.5 · 2 575 000 = 3 862 500 Дж.
Время непрерывной работы, пока не исчерпана заправка: t = E_total / P = 3 862 500 Дж / 2400 Дж/с ≈ 1609 с ≈ 26.8 минут.
Ответ: одна заправка рассчитана примерно на 26 минут 49 секунд (около 27 минут) непрерывной работы.
Дополнительное замечание:
- По мощности 2.4 кВт и энергии, необходимой на испарение 1 кг воды (2.575 МДж), теоретически максимум можно выпаривать ~0.056 кг воды в минуту.
- Это меньше заявленной производителем постоянной подачи пара 140 г/мин, означает, что при данной мощности реальная скорость испарения будет ограничена мощностью нагревателя и составит примерно 56 г/мин. Поэтому общая продолжительность работы одной заправки всё равно равна времени, рассчитанному выше (~27 минут).
