Комбинированная расчётная задача (высокий уровень) · 90 заданий
- Задание №22№22
Сжигая 40 г керосина, воду массой 2,5 кг нагревают от 20 °С до 100 °С и частично переводят в пар. Сколько воды превратилось в пар, если при сгорании к…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Сжигая 80 г бензина, воду массой 5 кг нагревают от 20 °С до 100 °С и частично переводят в пар. Сколько воды превратилось в пар, если при сгорании бенз…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Электродвигатель постоянного тока работает при напряжении 220 В и силе тока, равной 40 А. Полезная мощность двигателя равна 6,5 кВт. Чему равен КПД эл…
Работа и мощность электрического тока
- Задание №22№22
Определите напряжение на концах реостата, если мощность, потребляемая реостатом, равна 30 Вт. Реостат изготовлен из никелиновой проволоки длиной 6 м и…
Электрическое сопротивление
- Задание №22№22
В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущена спираль сопротивлением 2 Ом, подключённая к источнику тока напряжением 15 В. За какое…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Конькобежец массой 60 кг, стоя на коньках на льду, бросает в горизонтальном направлении предмет массой 1 кг со скоростью 24 м/с и откатывается на 40 с…
Сила трения
- Задание №22№22
В алюминиевый калориметр массой 50 г налито 120 г воды и опущен электрический нагреватель мощностью 12,5 Вт. За какое время калориметр с водой нагреет…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Металлический шар массой m 1 = 2 кг упал на свинцовую пластину массой m 2 = 1 кг и остановился. При этом пластина нагрелась на 3,2 °С. С какой высоты…
Закон сохранения энергии
- Задание №22№22
Гиря падает на землю, ударяется о препятствие и нагревается от 30 °С до 100 °С. Чему была равна скорость гири перед ударом? Считать, что всё количеств…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №22№22
Электрический нагреватель за 20 мин доводит до кипения 2,2 кг воды, начальная температура которой равна 10 ° С. Сила тока в нагревателе равна 7 А, КПД…
Количество теплоты. Теплоёмкость
- Задание №22№22
Высота плотины гидроэлектростанции (ГЭС) составляет 20 м, КПД ГЭС равен 90%. Сколько часов может светить лампа мощностью 40 Вт при прохождении через п…
Кинетическая и потенциальная энергия
- Задание №22№22
Имеются два одинаковых электрических нагревателя мощностью 600 Вт каждый. Сколько воды можно нагреть на 30 °С за 14 мин., если нагреватели включены по…
Количество теплоты. Теплоёмкость
Электрический нагреватель за 6 мин доводит до кипения 1 кг воды, начальная температура которой составляла 20 оС. Сила тока в спирали нагревателя равна 7 А, напряжение в сети равно 220 В. Какая часть потребляемой нагревателем энергии расходуется на нагревание воды?
Решение
Решение.
Дано:
τ=6 мин =360 с
m=1 кг
t1=20 ∘C
t2=100 ∘C (температура кипения воды)
I=7 А
U=220 В
c=4200 Дж/(кг ⋅ ∘C) (удельная теплоемкость воды)
--------------------
η−?
Анализ и формулы:
1. Энергия, потребляемая нагревателем из сети (полная работа электрического тока), определяется по закону Джоуля — Ленца:
A=U⋅I⋅τ
2. Количество теплоты, необходимое для нагревания воды от начальной температуры до температуры кипения:
Q=c⋅m⋅(t2−t1)
3. Часть потребляемой энергии, которая расходуется на нагревание воды, — это коэффициент полезного действия (КПД) установки:
η=AQ⋅100%
Объединим формулы в конечное выражение:
η=U⋅I⋅τc⋅m⋅(t2−t1)⋅100%
Вычисления:
Подставим числовые значения в полученную формулу:
η=220 В⋅7 А⋅360 с4200 Дж/(кг⋅∘C)⋅1 кг⋅(100 ∘C−20 ∘C)⋅100%
Вычислим числитель (полезная энергия):
Q=4200⋅1⋅80=336000 Дж
Вычислим знаменатель (затраченная энергия):
A=220⋅7⋅360=554400 Дж
Найдем отношение:
η=554400336000⋅100%≈0,606⋅100%≈60,6%
Ответ: 60,6%
Источник: ФИПИ