3. На спиртовке нагревают воду. Взяли 175 г воды и нагрели от 15 °C до 75 °C . При этом масса спиртовки уменьшилась с 163 г до 157 г.
Найти КПД тепловой установки.​

Добрый день! Сегодня мы будем решать задачу про вычисление КПД тепловой установки на примере спиртовки, нагревающей воду. Для начала разберемся, что такое КПД тепловой установки.

КПД (коэффициент полезного действия) тепловой установки – это показатель, который характеризует эффективность перевода тепловой энергии в работу. Он измеряется в процентах и может быть рассчитан по формуле:

КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%

В нашей задаче нам дана информация о нагревании воды на спиртовке. Мы знаем, что вода нагревается от 15°C до 75°C, а при этом масса спиртовки уменьшилась с 163 г до 157 г.

Для решения задачи нам необходимо определить полезную работу и затраченную энергию. Для этого воспользуемся формулами:

полезная работа = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры
затраченная энергия = масса спиртовки * удельная теплоемкость спиртовки

Давайте приступим к расчетам:

Дано:
Масса воды = 175 г
Начальная температура = 15°C
Конечная температура = 75°C
Масса спиртовки (начальная) = 163 г
Масса спиртовки (конечная) = 157 г

1. Рассчитаем изменение температуры:
Изменение температуры = конечная температура - начальная температура
Изменение температуры = 75°C - 15°C = 60°C

2. Рассчитаем полезную работу:
полезная работа = масса воды * удельная теплоемкость воды * изменение температуры

Удельная теплоемкость воды составляет около 4.18 Дж/г°С, это значение можно найти в таблице физических величин.

полезная работа = 175 г * 4.18 Дж/г°С * 60°C
полезная работа = 43785 Дж

3. Рассчитаем затраченную энергию:
затраченная энергия = масса спиртовки * удельная теплоемкость спиртовки

Удельная теплоемкость спиртовки мы не знаем, но предположим, что она составляет около 2.5 Дж/г°С (это значение также можно найти в таблице физических величин).

затраченная энергия = (163 г - 157 г) * 2.5 Дж/г°С
затраченная энергия = 15 Дж

4. Рассчитаем КПД тепловой установки:
КПД = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%
КПД = (43785 Дж / 15 Дж) * 100%
КПД ≈ 291900%

Ответ: КПД тепловой установки составляет примерно 291900%.

Пожалуйста, обратите внимание, что в реальной жизни КПД тепловой установки обычно не превышает 100%, так как возможны потери энергии в виде тепла или трения.