На электроплитке мощностью 1848 Вт растопили 601 г льда с начальной температурой −11 °С. Полученную воду довели до кипения, причем 31 г её обратилось в пар. Процесс нагревания длился 46 мин. Найди КПД плитки. (Удельная теплота плавления льда λ =330000 Дж/кг, удельная теплота парообразования воды L =2260000 Дж/кг, удельная теплоёмкость льда с1 =2100 Дж/кг·°С и воды с2 =4200 Дж/кг·°С).

ответ (округли до сотых):

• количество теплоты (энергии), которое шарик передаст пластине, будет равно его кинетической энергии в момент соударения

• определим ускорение шарика из уравнения динамики (так как пластина и шарик разноименно заряженные, то вектор Кулоновской силы направлен вниз - они притягиваются):

○ F + mg = ma

○ a = ((E q)/m) + g

• скорость шарика перед столкновением определим из уравнения кинематики:

○ h = (v² - v0²)/(2a)

○ v = √(v0² + 2ah)

○ v = √(v0² + 2h (((E q)/m) + g))

• количество теплоты, выделяемое на пластине:

○ Q = (m v²)/2

○ Q = m (0.5 v0² + h (((E q)/m) + g))

○ Q = 4*10^(-2)*(0.5*4 + 0.1*(2.5 + 9.8)) = 0.1292 Дж ≈ 0.13 Дж

N = 10 кВт = 10000 Вт.

V = 600 л = 0,6 м3.

t = 1 мин = 60 с.

ρв = 1000 кг/м3.

h - ?

P - ?

Мощностью насоса N называется отношение выполненной им механической работы А к времени ее выполнения t: N = А / t.

Механическую работу насоса А при подъеме воды выразим формулой: А = m * g * h, где m - масса воду, которую он поднял, g - ускорение свободного падения, h - высота поднятия.

Массу воды m выразим формулой: m = ρв * V.

N = ρв * V * g * h / t.

h = N * t / ρв * V * g.

h = 10000 Вт * 60 с / 1000 кг/м3 * 0,6 м3 * 10 м/с2 = 100 м.

Давление насоса Р выразим по формуле: Р = ρв * h * g.

Р = 1000 кг/м3 * 100 м * 10 м/с2 = 1000000 Па = 1 МПа.

ответ: h = 100 м, Р = 1 МПа.

Объяснение: