Високий рівень
На електроплитці потужністю 600 Вт, що мас ККД 45%, нагріли до кипіння 1,5 кг води, взятої при температурі 283 К, при цьому 5% води перетворилося на пару. Як довго тривав цей процес? Питома теплоемність води 4200 Дж/кг •К, питома
(3 бали)
теплота пароутворення води 2,3 МДж/кт.
Ответы
Ответ:
Объяснение:
Юзаємо закон збереження енергії. Електрична енергія, яку побудована електроплитка за період часу t, витрачається на нагрівання води та перетворення частини води у пар.
Електрична енергія, витрачена на нагрівання води:
Q1 = m*c*(T2 - T1),
де m - маса води,
c - її питома теплоємність,
T2 - температура, до якої була нагріта вода,
T1 - початкова температура води.
Підставляємо відомі значення:
Q1 = (1.5 кг) * (4200 Дж/(кг*К)) * (373 K - 283 K)
Q1 ≈ 565500 Дж
Електрична енергія, витрачена на перетворення води у пар:
Q2 = m*λ,
де λ - питома теплота пароутворення.
Підставляємо відомі значення:
Q2 = (0.05 * 1.5 кг) * (2.3 МДж/кг * 10^6 Дж/МДж)
Q2 ≈ 172500 Дж
Загальна електрична енергія:
Q = Q1 + Q2
Q ≈ 738000 Дж
ККД електроплитки 45%, тому електрична енергія, витрачена за час t, дорівнює 45% від витрат електричної енергії:
Q_el = 0.45 * Q
Q_el ≈ 332100 Дж
Час, за який було витрачено цю електричну енергію, залежить від потужності електроплитки:
P = Q_el / t
t = Q_el / P
Підставляємо відомі значення:
t = 332100 Дж / 600 Вт
t ≈ 553.5 с
Отже, процес нагрівання та перетворення води у пар тривав близько 553,5 с (або близько 9 хвилин 13 секунд).