Question

Prąd elektryczny o napięciu 220V i natężeniu 3A przepływa przez element grzejny czajnika powoduje że woda o masie 1,5 kg. ogrzewa się w czasie 15 minut. Od temp. 20 stopni Celsjusza do 100 stopni Celsjusza. Ile procent energii zostaje zużyte na ogrzanie wody, a ile rozprasza się. Energie potrzebną do ogrzania wody obliczmy ze wzoru:
Q = Cw *m * T

Cw - Ciepło właściwe wody = 4190 dżuli przez kilogram na stopień Celsjusza.

Answer 1

U=220V
I=3A
t=15min=900s
ΔT=100-20=80
m=1,5kg
cw=4190 J/(kg*K)
η=?
energia wytworzona przez czajnik
W=U*I*t=220V*3A*900s=594000J
ciepło potrzebne do ogrzania wody
Q=cw*m*ΔT=4190*1,5*80=502800 [J/(kg*K)*kg*K=J]
sprawność
η=Q*100%/W=502800J*100%/594000J=84,6%
84,6% wytworzonej energii zamienia się na ciepło, 15,4% energii rozprasza się

Answer 2

Najpierw policzmy ile energii dostarcza prąd
W = Q = UIt = 220V × 3A × 900 s = 594000J
Teraz policzmy ile energii potrzebuje woda aby ogrzać się od 20 do 100 ⁰C
Q = m × Cw × ΔT
ΔT= T₁ -T = 80 ⁰C
Q = 1,5 kg × 4190 [J/kg×⁰C] × 80 ⁰C = 502800J

Z proporcji 502800J × 100% / 594000J = 84,6 %