Заранее Определите КПД нагревателя мощностью 2 квт если 1 литр воды был подогрет с его с 10 до 30 градусов по Цельсию за 5 минут. Значение плотности воды примите равным p=1000 кг/м^3, удельной теплоёмкости c=4200 Дж/(кг•°C)
КПД (коэффициент полезного действия) нагревателя можно определить по формуле:
η = (энергия, полученная в виде тепла) / (затраченная энергия).
Затраченная энергия равна мощности устройства, умноженной на время:
W = P * t,
где W - затраченная энергия в джоулях, P - мощность нагревателя в киловаттах, t - время в секундах.
В данном случае, мощность нагревателя равна 2 кВт, что равно 2000 Вт (так как 1 кВт = 1000 Вт). Время составляет 5 минут, что равно 300 секундам.
W = 2000 Вт * 300 с = 600000 Дж.
Теперь нужно определить энергию, полученную в виде тепла при нагревании 1 литра (1 кг) воды с 10 до 30 градусов по Цельсию. Для этого воспользуемся формулой:
Q = m * c * ΔT,
где Q - энергия, получаемая в виде тепла, m - масса в килограммах, c - удельная теплоемкость воды и ΔT - изменение температуры.
Масса воды равна ее плотности, умноженной на объем:
m = p * V,
где p - плотность воды, V - объем. В данном случае объем равен 1 литру, что равно 0.001 м³.
m = 1000 кг/м³ * 0.001 м³ = 1 кг.
ΔT = 30°C - 10°C = 20°C.
Теперь можно рассчитать энергию, полученную в виде тепла:
Q = 1 кг * 4200 Дж/(кг•°C) * 20°C = 84000 Дж.
Итак, энергия, полученная в виде тепла, равна 84000 Дж, затраченная энергия составляет 600000 Дж.
Теперь можно определить КПД нагревателя:
η = 84000 Дж / 600000 Дж.
Выполняем деление:
η = 0.14.
Таким образом, КПД нагревателя мощностью 2 кВт составляет 0.14 или 14%.
