В электроплавильную печь загрузили 3 тонны стального лома при температуре 20 градусов Цельсия. Какое количество электроэнергии потребуется для расплавления стали, если КПД печи равен 95%?

Физика 11 класс Тепловые явления и теплообмен электроплавильная печь расплавление стали количество электроэнергии КПД печи физика 11 класс Новый

Чтобы рассчитать количество электроэнергии, необходимое для расплавления стали, нам нужно учитывать несколько факторов, включая массу стального лома, его начальную температуру, конечную температуру расплавления и коэффициент полезного действия (КПД) печи.

Следуйте этим шагам:

1. Определите массу стального лома:
   • Масса стального лома составляет 3 тонны, что равно 3000 кг.
2. Определите начальную и конечную температуры:
   • Начальная температура (T1) = 20°C.
   • Конечная температура (T2) для расплавления стали примерно 1500°C.
3. Рассчитайте изменение температуры:
   • ΔT = T2 - T1 = 1500°C - 20°C = 1480°C.
4. Определите удельную теплоемкость стали:
   • Удельная теплоемкость стали (c) примерно равна 460 Дж/(кг·°C).
5. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для нагрева стали:
   • Q = m * c * ΔT, где:
   • Q - количество теплоты,
   • m - масса стального лома (3000 кг),
   • c - удельная теплоемкость (460 Дж/(кг·°C)),
   • ΔT - изменение температуры (1480°C).
   • Подставляем значения: Q = 3000 кг * 460 Дж/(кг·°C) * 1480°C.
   • Q = 3000 * 460 * 1480 = 2,046,000,000 Дж или 2,046 ГДж.
6. Учитываем КПД печи:
   • Поскольку КПД печи равен 95%, это означает, что только 95% подаваемой энергии используется для расплавления стали.
   • Следовательно, реальное количество электроэнергии (E) будет равно: E = Q / КПД.
   • КПД в десятичном виде равен 0.95, поэтому: E = 2,046,000,000 Дж / 0.95.
   • E ≈ 2,151,578,947 Дж или 2,152 ГДж.

Таким образом, для расплавления 3 тонн стального лома при температуре 20°C потребуется примерно 2,152 ГДж электроэнергии с учетом КПД печи.