В данной статье я расскажу о моем опыте использования электроплитки мощностью 1823 Вт для растопления льда и приведения полученной воды до кипения. Затем я определю КПД этой электроплитки.Итак٫ у меня была электроплитка мощностью 1823 Вт٫ и я решил растопить 679 г льда с начальной температурой -12°С. Для начала я подключил плитку к источнику питания и включил ее. За 40 минут произошло нагревание льда до точки плавления٫ а затем — превращение его в воду.Для расчета КПД плитки необходимо знать количество теплоты٫ полученной при нагревании и превращении льда. Для этого используются следующие данные⁚
— Удельная теплота плавления льда⁚ 330000 Дж/кг
— Удельная теплота парообразования воды⁚ 2260000 Дж/кг
— Удельная теплоемкость льда⁚ 2100 Дж/кг * °С
— Удельная теплоемкость воды⁚ 4200 Дж/кг * °С
Сначала рассчитаю количество теплоты, необходимое для нагревания льда до 0°С.Q1 m * c1 * ΔT1,
где Q1 ー количество теплоты, m — масса вещества, c1 ー удельная теплоемкость, ΔT1 — изменение температуры.m1 679 г 0,679 кг
ΔT1 0 ー (-12) 12°C
Подставим значения в формулу⁚
Q1 0,679 * 2100 * 12 17784 Дж
Далее рассчитаю количество теплоты, необходимое для превращения льда в воду.Q2 m1 * L,
где Q2 — количество теплоты, L ー удельная теплота плавления льда.Подставим значения⁚
Q2 0,679 * 330000 224970 Дж
Теперь рассчитаю количество теплоты, необходимое для нагревания полученной воды до кипения.Q3 m2 * c2 * ΔT2,
где Q3 ー количество теплоты, m2 — масса вещества, c2 ー удельная теплоемкость, ΔT2 — изменение температуры.m2 679 г ー 26 г 653 г 0,653 кг
ΔT2 100 ー 0 100°C
Подставим значения⁚
Q3 0,653 * 4200 * 100 27312600 Дж
Наконец, рассчитаю количество теплоты, использованное при превращении части воды в пар.Q4 m3 * Lv,
где Q4 ー количество теплоты, m3 ー масса вещества, Lv ー удельная теплота парообразования воды.m3 26 г 0,026 кг
Подставим значения⁚
Q4 0,026 * 2260000 58760 Дж
Теперь найдем общее количество теплоты, полученное при использовании плитки.Qоб Q1 Q2 Q3 Q4 17784 224970 27312600 58760 27405114 Дж
КПД (коэффициент полезного действия) определяется как отношение выполненной работы к затраченной энергии. Работа в данном случае это количество превращенного льда в воду и конечной пары.КПД (Раб) / (Qвх),
где Раб ー работа, Qвх — затраченная энергия.Рассчитаем работу⁚
Раб m2 * Lv m3 * Lv,
где m2 — масса превращенной воды٫ m3 ー масса превращенной в пар.Подставим значения⁚
Раб 0,653 * 2260000 0,026 * 2260000 1486780 Дж
Теперь рассчитаем затраченную энергию⁚
Qвх P * t,
где P — мощность, t — время.Подставим значения⁚
Qвх 1823 * 40 * 60 4375200 Дж
Теперь найдем КПД⁚
КПД 1486780 / 4375200 0,34
Таким образом, КПД электроплитки мощностью 1823 Вт составляет 0,34 или 34%. Это означает, что 34% затраченной энергии было использовано для получения работы в виде превращения льда в воду и конечной пары. Остальные 66% энергии были потеряны в виде тепла, шума и других неуклюжих процессов.
Я надеюсь, что мой опыт использования электроплитки и расчет КПД были полезными для вас!