Пральна машина виконує роботу 0,59 кВт*год за один цикл прання. Яка сила струму в нагрівальному елементі автоматичної пральної машини, якщо вона підігріває 14 кг води від 24 до 90 °С? Напруга в мережі 220 В, визначте ККД нагрівника?
Для решения задачи нужно найти потребляемую мощность стиральной машины известной мощности, и последующий расчет силы тока в нагревательном элементе при напряжении 220 В. Затем по формуле вычислить КПД отопителя.
Итак, чтобы найти потребляемую мощность стиральной машины, нужно найти количество тепла, необходимого для нагрева 14 кг воды до 90 °C от начальной температуры 24 °C. Для этого используется формула Q = mcΔT, где m = 14 кг, c = 4,18 Дж/(г °C) - это удельная теплоемкость воды, ΔT = 90 °C - 24 °C = 66 °C - изменение температуры.
Итак, Q = 14000 г * 4,18 Дж/(г °C) * 66 °C = 3 907 680 Дж.
Мощность P = Q/t, где t - время, за которое стиральная машина выполняет свою работу. В задаче это время не указано, поэтому предполагаем, что цикл стирки занимает час времени:
P = 3 907 680 Дж / 3600 с = 1085 Вт.
Теперь мы можем вычислить силу тока через нагревательный элемент при напряжении сети 220 В по формуле P = UI, где U = 220 В:
I = P/U = 1085 Вт / 220 В = 4,93 А.
КПД отопителя можно найти по формуле η = Pкор / Pполн, где Pкор - корректно использованная мощность, а Pполн - полная мощность. В задаче предполагаем, что все использованное на стирку тепло идет только на нагрев воды, что делает Pкор = 1085 Вт.
Как было показано выше, Pполн = 0,59 кВт.
Тогда η = 1085 Вт / 590 Вт = 1,84 или 184%, что невозможно, так как КПД не может быть больше 100%. Предположение о том, что все использованное тепло идет только на нагрев воды неверно, поскольку, явно, есть другие теплопотери в системе.
Физика является основополагающей всех наук, потому что все они подчиняются её законам. Физика, так или иначе, затрагивает все процессы, которые проходят во вселенной. Например, велкие гении открыли электричество и его законы, - без которого в принципе невозможно связавать элементарные частицы, - заглянули во внутрь атома, изучают основы космоса. Мы сталкиваемся с физическими законами на каждом шагу, который делаем тоже благодаря физике! Поэтому очень важно знать эту великую науку, чтобы понимать систему мира.
Сейчас практически невозможно представить себе современную жизнь без электроприборов и электричества. Уже несколько поколений удивляются и не понимают – как когда-то люди жили без такого блага цивилизации – электрики? В квартирах есть свет, вся бытовая техника и все телекоммуникации работают от электрического напряжения. Но для создания такого комфорта многие ученые работали не одно столетие, чтобы в результате получить такое нужное, и в то же время такое опасное изобретение. Ведь электричество несет в себе и смертельную опасность, если не соблюдать элементарных правил безопасности. Это для электриков или электромонтеров все легко и просто, они не один год изучали и осваивали навыки обращения с кабельной продукцией и электричеством, чтобы создавать в домах и промышленных зданиях условия для полноценной жизни и работы. А сколько неприятностей и неудобств приносит нам простое отключение света вследствие какой-то аварии или погодных условий!
Но ток берется не из воздуха – для его передачи нам нужны провода и кабели. Их существует огромное количество видов, провода и кабели классифицируются по разным предназначениям и изготовляются из различных металлов – алюминий, серебро, медь, могут быть и разные металлические сплавы. Они изолируются для безопасной эксплуатации, и в таком виде их можно увидеть в каждом доме.
Когда на свет появился изобретатель и ученый Рудольф Дизель, тогда никто и представить себе не мог, какую пользу он принесет человечеству в области электроснабжения. Благодаря такому изобретению, как дизельный двигатель, люди без проблем могут позволить себе автономное электрообеспечение. А это дает возможность регулировать и неплохо экономить использование электричества.
Небольшие поселки, микрорайоны, мини-заводы, больницы и школы – все эти социальные здания часто становятся заложниками разных причин и обстоятельств, по которым могут ограничивать подачу электроснабжения. Для этого и были придуманы разные как создать бесперебойную подачу электрики. К таким можно отнести дизельные электростанции, которые работают практически независимо от внешних аварийных факторов.
Люди уже настолько привыкли к цивилизованным, комфортным условиям, что вряд ли бы согласились отказаться от них. Научные изобретения постоянно удивляют нас и делают нашу жизнь все более беззаботной.
Для решения задачи нужно найти потребляемую мощность стиральной машины известной мощности, и последующий расчет силы тока в нагревательном элементе при напряжении 220 В. Затем по формуле вычислить КПД отопителя.
Итак, чтобы найти потребляемую мощность стиральной машины, нужно найти количество тепла, необходимого для нагрева 14 кг воды до 90 °C от начальной температуры 24 °C. Для этого используется формула Q = mcΔT, где m = 14 кг, c = 4,18 Дж/(г °C) - это удельная теплоемкость воды, ΔT = 90 °C - 24 °C = 66 °C - изменение температуры.
Итак, Q = 14000 г * 4,18 Дж/(г °C) * 66 °C = 3 907 680 Дж.
Мощность P = Q/t, где t - время, за которое стиральная машина выполняет свою работу. В задаче это время не указано, поэтому предполагаем, что цикл стирки занимает час времени:
P = 3 907 680 Дж / 3600 с = 1085 Вт.
Теперь мы можем вычислить силу тока через нагревательный элемент при напряжении сети 220 В по формуле P = UI, где U = 220 В:
I = P/U = 1085 Вт / 220 В = 4,93 А.
КПД отопителя можно найти по формуле η = Pкор / Pполн, где Pкор - корректно использованная мощность, а Pполн - полная мощность. В задаче предполагаем, что все использованное на стирку тепло идет только на нагрев воды, что делает Pкор = 1085 Вт.
Как было показано выше, Pполн = 0,59 кВт.
Тогда η = 1085 Вт / 590 Вт = 1,84 или 184%, что невозможно, так как КПД не может быть больше 100%. Предположение о том, что все использованное тепло идет только на нагрев воды неверно, поскольку, явно, есть другие теплопотери в системе.