На электроплите мощностью 600 Вт, имеющей коэффициент полезного действия 45 %, нагревалось 1,5 л воды, взятой при t1 = 10 °С до кипения, и k=5 % воды обратилось в пар. Как долго работала плитка?
Для начала попробуем составить перечень процессов:
1) Нагревание 1,5 л от 10 градусов до 100
2) Испарение 5% от 1,5 литров
Масса любого вещества равна произведению удельной плотности на его объем. Следовательно, масса воды равна плотности воды при 10 градусах, умноженной на объем воды:
$m=\rho V$ (1)
где m - масса воды, $\rho$ - удельная плотность воды, V - объем воды
Количество теплоты для нагревания воды:
$Q=Cm(T_2-T_1)=C\rho V(T_2-T_1)$ (2)
где C - удельная теплоемкость, m - масса, T - температура конечная и начальная, $\rho$ - удельная плотность воды, V - объем воды.
Количество теплоты $Q_0$ , необходимой для превращения в пар:
где - Co - удельная теплота парообразования, $m_0$ - масса пара;
С учетом условий задачи, а также уравнений (1) (2) и (3) общее количество теплоты, которое потребуется на нагревание воды и испарение 5% её, равно:
$Q_{\Sigma}=C\rho V(T_2-T_1)+C_0*0,05\rho V$ (4)
$\rho V(T_2-T_1)+C_0*0,05\rho V=\eta Pt$
1) Нагревание 1,5 л от 10 градусов до 100
2) Испарение 5% от 1,5 литров
Масса любого вещества равна произведению удельной плотности на его объем. Следовательно, масса воды равна плотности воды при 10 градусах, умноженной на объем воды:
$m=\rho V$ (1)
Количество теплоты для нагревания воды:
$Q=Cm(T_2-T_1)=C\rho V(T_2-T_1)$ (2)
где C - удельная теплоемкость, m - масса, T - температура конечная и начальная, $\rho$ - удельная плотность воды, V - объем воды.
Количество теплоты $Q_0$ , необходимой для превращения в пар:
$Q_0=C_0m_0$ (3)
где - Co - удельная теплота парообразования, $m_0$ - масса пара;
С учетом условий задачи, а также уравнений (1) (2) и (3) общее количество теплоты, которое потребуется на нагревание воды и испарение 5% её, равно:
$Q_{\Sigma}=C\rho V(T_2-T_1)+C_0*0,05\rho V$ (4)
Количество теплоты, производимой нагревателем равно: $Q_n=\eta Pt$ (5)
где Qn -теплота, полученная от нагревателя, $\eta$ - кпд нагревателя. P - мощность нагревателя, t - время работы нагревателя.
Суммарное количество теплоты, необходимое для нагрева и испарения воды, выраженное формулой (4) должно равняться количеству теплоты, выработанной нагревателем - формула (5)
$\rho V(T_2-T_1)+C_0*0,05\rho V=\eta Pt$
Откуда время: $t=\frac{\rho V(T_2-T_1)+0,05C_0\rho V}{\eta P}$
Подставьте данные в полученную формулу.
Примечание:
1) Не забудьте все показатели перевести в единицы СИ
2) Плотность воды - табличная величина = 1000 кг/м.куб
Комментарии
Отправить комментарий
Здесь вы можете оставить ваш комментарий.