. На газовому пальнику нагрівають 3 л води в алюмінієвій каструлі масою 400 г від 15°С до кипіння, спалюючи при цьому 62,6 г газу. Визначте ККД нагрівача
Ответы
Ответ:
Щоб визначити ККД нагрівача, спочатку треба визначити виділену ним теплову енергію та кількість енергії, яку витрачено на це.
Перетворимо дані у СІ:
- маса води (m) = 3 л = 3000 г
- маса каструлі (m_cast) = 400 г
- початкова температура (Т_поч) = 15°C = 288 K
- кінцева температура (Т_кін) = 100°C = 373 K
- маса спалюваного газу (m_газу) = 62,6 г
Спершу визначимо кількість енергії, що потрібна для нагрівання води:
Q_води = m * c * ΔT
де:
- c - питома теплоємність води (приблизно 4,18 Дж/г·°C)
- ΔT = Т_кін - Т_поч - зміна температури
Q_води = 3000 * 4.18 * (373 - 288)
Тепер визначимо кількість виділеної теплової енергії (Q_газу), використовуючи масу спалюваного газу:
Q_газу = p * V * c_газу
де:
- p - щільність газу (приблизно 0,7 г/мл)
- V - об'єм газу (визначимо як маса газу поділена на щільність газу)
- c_газу - теплоємність газу (приблизно 2,2 Дж/г·°C)
V = m_газу / p
Q_газу = (m_газу / p) * c_газу
Тепер можемо визначити ККД нагрівача (η):
η = Q_води / Q_газу * 100%
Підставляючи значення, отримаємо:
η = (3000 * 4.18 * (373 - 288)) / ((62.6 / 0.7) * 2.2) * 100%