На электроплитке мощностью 1411 Вт растопили 599 г льда с начальной температурой −21 °C. Полученную воду довели до кипения, причём 43 г её обратилось в пар. Процесс нагревания длился 45 мин. Найди КПД плитки
Чтобы вычислить КПД (коэффициент полезного действия) электроплитки, нам нужно знать потребляемую ей электрическую мощность и полезную энергию, которую она выдает.
Найдём полезную энергию, которую выдала электроплитка. Полезная энергия равна количеству теплоты, которое получила вода минус количество теплоты, необходимое для превращения льда в воду, выделившейся при нагревании.
а) Количество теплоты, необходимое для превращения льда в воду: Q1 = m1 * L1, где m1 - масса льда (599 г), L1 - удельная теплота плавления льда (334 кДж/кг).
Q1 = 599 г * 334 кДж/кг = 199,966 кДж.
б) Количество теплоты, полученное по окончанию процесса нагревания воды до кипения: Q2 = m2 * c * ΔT, где m2 - масса воды (m2 = м1 - m пара, m пара - масса пара), c - удельная теплоёмкость воды (4,18 кДж/кг·°C), ΔT - изменение температуры (ΔT = T окончательная - T начальная).
ΔT = 100 °C - (-21 °C) = 121 °C.
По условию задачи из 43 г воды образовался пар: m пара = 43 г.
m2 = m1 - m пара = 599 г - 43 г = 556 г.
Q2 = 556 г * 4,18 кДж/кг·°C * 121 °C = 300,067 кДж.
в) Полезная энергия: Qполезная = Q2 - Q1 = 300,067 кДж - 199,966 кДж = 100,101 кДж.
Найдём потребляемую электрическую мощность электроплитки. P = 1411 Вт.
Вычислим КПД электроплитки: КПД = (Qполезная / Потребляемая электрическая мощность) * 100% = (100,101 кДж / 1411 Вт) * 100% = 7,1%.
Таким образом, КПД электроплитки составляет примерно 7,1%.
