Чему равен КПД нагревателя, если при нагревании на нём 150 г воды от 20 до 80 градусов израсходовано 4 г спирта?

Давай разберём эту задачу шаг за шагом, как если бы мы сами решали её на сайте вопросов и ответов.

Дано:

• Масса воды: $m = 150 \text{ г} = 0.15 \text{ кг}$

• Начальная температура воды: $T_1 = 20^\circ \text{C}$

• Конечная температура воды: $T_2 = 80^\circ \text{C}$

• Масса израсходованного спирта: $m_\text{спирт} = 4 \text{ г} = 0.004 \text{ кг}$

• Теплоемкость воды: $c = 4200 \text{ Дж/(кг·°C)}$

• Теплота сгорания спирта (этанола): $Q_\text{уд} \approx 30 \text{ МДж/кг} = 3 \times 10^7 \text{ Дж/кг}$

1. Считаем количество тепла, переданное воде

Формула для нагрева воды:

Считаем по шагам:

• $0.15 \cdot 4200 = 630$

• $630 \cdot 60 = 37800 \text{ Дж}$

Итак, вода получила 37,8 кДж.

2. Считаем, сколько энергии выделилось при сгорании спирта

Считаем аккуратно:

• $3 \times 10^7 \cdot 0.004 = 1.2 \times 10^5 \text{ Дж} = 120 \text{ кДж}$

3. Считаем КПД нагревателя

КПД ($\eta$) — это отношение полезного тепла к затраченной энергии:

Ответ:

КПД нагревателя примерно 32 %.

Если хочется, можно сделать вывод: нагреватели на спирте довольно неэффективны, так как большая часть энергии теряется в окружающую среду и на теплообмен с корпусом.