Сколько времени нужно, чтобы нагреть 1 литр воды от 20°С до 100°С в электрическом чайнике мощностью 500 Вт, если его КПД равен 75%?

Физика 11 класс Тепловые явления и теплообмен нагрев воды время нагрева электрический чайник мощность 500 Вт КПД 75% 1 литр воды температура 20 до 100 градусов Новый

Чтобы определить, сколько времени потребуется для нагрева 1 литра воды от 20°С до 100°С в электрическом чайнике мощностью 500 Вт с КПД 75%, нам нужно выполнить несколько шагов.

Шаг 1: Определение необходимого количества тепла

Сначала мы рассчитаем, сколько тепла нужно для нагрева воды. Формула для расчета количества тепла (Q) выглядит так:

Q = mcΔT

• m - масса воды (в килограммах)
• c - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4200 Дж/(кг·°C))
• ΔT - изменение температуры (в °C)

Для 1 литра воды:

• m = 1 кг (так как 1 литр воды равен 1 килограмму)
• c = 4200 Дж/(кг·°C)
• ΔT = 100°С - 20°С = 80°С

Теперь подставим значения в формулу:

Q = 1 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 80°С = 336000 Дж

Шаг 2: Учет КПД чайника

Так как КПД чайника составляет 75%, это означает, что только 75% от потребляемой энергии идет на нагрев воды. Следовательно, мы должны учитывать это в расчетах.

Полезная мощность (P полезная) будет равна:

P полезная = P * КПД = 500 Вт * 0.75 = 375 Вт

Шаг 3: Расчет времени

Теперь мы можем рассчитать время (t), необходимое для нагрева воды, используя формулу:

t = Q / P полезная

Подставим значения:

t = 336000 Дж / 375 Вт

Теперь вычислим время:

t = 896 секунд

Шаг 4: Перевод времени в более удобные единицы

896 секунд можно перевести в минуты:

896 секунд / 60 = 14.93 минут

Таким образом, для нагрева 1 литра воды от 20°С до 100°С в электрическом чайнике мощностью 500 Вт с КПД 75% потребуется примерно 15 минут.