Определите какая часть энергии расходуется на нагревание воды: Определите, какая часть энергии (в %) расходуется на нагревание воды спиртовкой, если для нагревания 100 г воды от 20 до 90 °С сожгли 5 г спирта.

Содержание

Коэффициент полезного действия (кпд) — формулы, обозначение, расчет

Покажем, как применять знание физики в жизни

Начать учиться

127.9K

Любой механизм хочется оценить с точки зрения его пользы. Важно же понять, хорошо он выполняет свою функцию или нет. Для этого нужно такое понятие, как КПД.

КПД: понятие коэффициента полезного действия

Представьте, что вы пришли на работу в офис, выпили кофе, поболтали с коллегами, посмотрели в окно, пообедали, еще посмотрели в окно — вот и день прошел. Если вы не сделали ни одного дела по работе, то можно считать, что ваш коэффициент полезного действия равен нулю.

В обратной ситуации, когда вы сделали все запланированное — КПД равен 100%.

По сути, КПД — это процент полезной работы от работы затраченной.

Вычисляется по формуле:

Формула КПД

η = (A_{полезная}/A_{затраченная}) · 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

A_{полезная} — полезная работа [Дж]

A_{затраченная} — затраченная работа [Дж]

Есть такое философское эссе Альбера Камю «Миф о Сизифе». Оно основано на легенде о неком Сизифе, который был наказан за обман. Его приговорили после смерти вечно таскать огромный булыжник вверх на гору, откуда этот булыжник скатывался, после чего Сизиф тащил его обратно в гору. То есть он делал совершенно бесполезное дело с нулевым КПД. Есть даже выражение «Сизифов труд», которое описывает какое-либо бесполезное действие.

Давайте пофантазируем и представим, что Сизифа помиловали и камень с горы не скатился. Тогда, во-первых, Камю бы не написал об этом эссе, потому что никакого бесполезного труда не было. А во-вторых, КПД в таком случае был бы не нулевым.

Полезная работа в этом случае

равна приобретенной булыжником потенциальной энергии. Потенциальная энергия прямо пропорционально зависит от высоты: чем выше расположено тело, тем больше его потенциальная энергия. То есть, чем выше Сизиф прикатил камень, тем больше потенциальная энергия, а значит и полезная работа.

Потенциальная энергия

Е_п = mg

Е_п — потенциальная энергия [Дж]

m — масса тела [кг]

g — ускорение свободного падения [м/с²]

h — высота [м]

На планете Земля g ≃ 9,8 м/с²

Затраченная работа здесь — это механическая работа Сизифа. Механическая работа зависит от приложенной силы и пути, на протяжении которого эта сила была приложена.

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

И как же достоверно определить, какая работа полезная, а какая затраченная?

Все очень просто! Задаем два вопроса:

За счет чего происходит процесс?
Ради какого результата?

В примере выше процесс происходит ради того, чтобы тело поднялось на какую-то высоту, а значит — приобрело потенциальную энергию (для физики это синонимы). Происходит процесс за счет энергии, затраченной Сизифом — вот и затраченная работа.

Не отбрасываем!

Если КПД получился больше 100 — идем проверять на ошибки. Такое может получиться, если неправильно подставили в формулу или перепутали затраченную и полезную работу.

η = (A_{полезная}/A_{затраченная}) · 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

A_{полезная} — полезная работа [Дж]

A_{затраченная} — затраченная работа [Дж]

Дальше мы просто заменяем полезную и затраченную работы на те величины, которые ими являются.

Давайте разберемся на примере задачи.

Задача

Чтобы вкатить санки массой 4 кг в горку длиной 12 метров, мальчик приложил силу в 15 Н. Высота горки равна 2 м. Найти КПД этого процесса. Ускорение свободного падения принять равным g ≃9,8 м/с²

Запишем формулу КПД.

η = (A_{полезная}/A_{затраченная}) · 100%

Теперь задаем два главных вопроса:

Ради чего все это затеяли?

Чтобы санки в горку поднять — то есть ради приобретения телом потенциальной энергии. Значит в данном процессе полезная работа равна потенциальной энергии санок.

Потенциальная энергия

Е_п = mg

Е_п — потенциальная энергия [Дж]

m — масса тела [кг]

g — ускорение свободного падения [м/с²]

h — высота [м]

На планете Земля g ≃ 9,8 м/с²

За счет чего процесс происходит?

За счет мальчика, он же тянет санки. Значит затраченная работа равна механической работе

Механическая работа

А = FS

A — механическая работа [Дж]

F — приложенная сила [Н]

S — путь [м]

Заменим формуле КПД полезную работу на потенциальную энергию, а затраченную — на механическую работу:

η = E_п/A · 100% = mgh/FS · 100%

Подставим значения:

η = 4 · 9,8 · 2/15 · 12 · 100% = 78,4/180 · 100% ≃ 43,6 %

Ответ: КПД процесса приблизительно равен 43,6%

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи!

КПД в термодинамике

В термодинамике КПД — очень важная величина. Она полностью определяет эффективность такой штуки, как тепловая машина.

Тепловой двигатель (машина) — это устройство, которое совершает механическую работу циклически за счет энергии, поступающей к нему в ходе теплопередачи.

Схема теплового двигателя выглядит так:

У теплового двигателя обязательно есть нагреватель, который (не может быть!) нагревает рабочее тело, передавая ему количество теплоты Q₁ или Q_{нагревателя} (оба варианта верны, это зависит лишь от учебника, в котором вы нашли формулу).

Рабочее тело — это тело, на котором завязан процесс (чаще всего это газ или топливо). Оно расширяется при подводе к нему теплоты и сжимается при охлаждении. Часть переданного Q₁ уходит на механическую работу A. Из-за этого производится движение.

Оставшееся количество теплоты Q₂ или Q_{холодильника} отводится к холодильнику, после чего возвращается к нагревателю и процесс повторяется.

КПД такой тепловой машины будет равен:

КПД тепловой машины

η = (A_{полезная}/Q_{нагревателя}) · 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

A_{полезная} — полезная работа (механическая) [Дж]

Q_{нагревателя} — количество теплоты, полученное от нагревателя[Дж]

Если мы выразим полезную (механическую) работу через Q_{нагревателя} и Q_{холодильника}, мы получим:

A = Q_{нагревателя} — Q_{холодильника}.

Подставим в числитель и получим такой вариант формулы.

КПД тепловой машины

η = Q_{нагревателя} − Q_{холодильника}/Q_{нагревателя} · 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

Q_{нагревателя} — количество теплоты, полученное от нагревателя [Дж]

Q_{холодильника} — количество теплоты, отданное холодильнику [Дж]

А возможно ли создать тепловую машину, которая будет работать только за счет охлаждения одного тела?

Точно нет! Если у нас не будет нагревателя, то просто нечего будет передавать на механическую работу. Любой такой процесс — когда энергия не приходит из ниоткуда — означал бы возможность существования вечного двигателя.

Поскольку свидетельств такого процесса в мире не существует, то мы можем сделать вывод: вечный двигатель невозможен. Это второе начало термодинамики.

Запишем его, чтобы не забыть:

Невозможно создать периодическую тепловую машину за счет охлаждения одного тела без изменений в других телах.

Задача

Найти КПД тепловой машины, если рабочее тело получило от нагревателя 20кДж, а отдало холодильнику 10 кДж.

Решение:

Возьмем формулу для расчета КПД:

η = Q_{нагревателя} − Q_{холодильника}/Q_{нагревателя} · 100%

Решать будем в системе СИ, поэтому переведем значения из килоджоулей в джоули и затем подставим в формулу:

η = 20 000 − 10 000/20 000 · 100% = 50%

Ответ: КПД тепловой машины равен 50%.

Идеальная тепловая машина: цикл Карно

Давайте еще чуть-чуть пофантазируем: какая она — идеальная тепловая машина. Кажется, что это та, у которой КПД равен 100%.

На самом деле понятие «идеальная тепловая машина» уже существует. Это тепловая машина, у которой в качестве рабочего тела взят идеальный газ. Такая тепловая машина работает по циклу Карно. Зависимость давления от объема в этом цикле выглядит следующим образом

А КПД для цикла Карно можно найти через температуры нагревателя и холодильника.

КПД цикла Карно

η = T_{нагревателя} − T_{холодильника} / T_{нагревателя} · 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

T_{нагревателя} — температура нагревателя [Дж]

T_{холодильника} — температура холодильника [Дж]

КПД в электродинамике

Мы каждый день пользуемся различными электронными устройствами: от чайника до смартфона, от компьютера до робота-пылесоса — и у каждого устройства можно определить, насколько оно эффективно выполняет задачу, для которой оно предназначено, просто посчитав КПД.

Вспомним формулу:

КПД

η = (A_{полезная}/A_{затраченная}) · 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

A_{полезная} — полезная работа [Дж]

A_{затраченная} — затраченная работа [Дж]

Для электрических цепей тоже есть нюансы. Давайте разбираться на примере задачи.

Задачка, чтобы разобраться

Найти КПД электрического чайника, если вода в нем приобрела 22176 Дж тепла за 2 минуты, напряжение в сети — 220 В, а сила тока в чайнике 1,4 А.

Решение:

Цель электрического чайника — вскипятить воду. То есть его полезная работа — это количество теплоты, которое пошло на нагревание воды. Оно нам известно, но формулу вспомнить все равно полезно 😉

Количество теплоты, затраченное на нагревание

Q = cm(t_{конечная} − t_{начальная})

Q — количество теплоты [Дж]

c — удельная теплоемкость вещества [Дж/кг · ˚C]

m — масса [кг]

t_{конечная} — конечная температура [˚C]

t_{начальная} — начальная температура [˚C]

Работает чайник, потому что в розетку подключен. Затраченная работа в данном случае — это работа электрического тока.

Работа электрического тока

A = (I²) · Rt = (U²)/R · t = UIt

A — работа электрического тока [Дж]

I — сила тока [А]

U — напряжение [В]

R — сопротивление [Ом]

t — время [c]

То есть в данном случае формула КПД будет иметь вид:

η = Q/A · 100% = Q/UIt · 100%

Переводим минуты в секунды — 2 минуты = 120 секунд. Теперь нам известны все значения, поэтому подставим их:

η = 22176/220 · 1,4 · 120 · 100% = 60%

Ответ: КПД чайника равен 60%.

Давайте выведем еще одну формулу для КПД, которая часто пригождается для электрических цепей, но применима ко всему. Для этого нужна формула работы через мощность:

Работа электрического тока

A = Pt

A — работа электрического тока [Дж]

P — мощность [Вт]

t — время [c]

Подставим эту формулу в числитель и в знаменатель, учитывая, что мощность разная — полезная и затраченная. Поскольку мы всегда говорим об одном процессе, то есть полезная и затраченная работа ограничены одним и тем же промежутком времени, можно сократить время и получить формулу КПД через мощность.

КПД

η = P_{полезная}/P_{затраченная} · 100%

η — коэффициент полезного действия [%]

P_{полезная} — полезная мощность [Дж]

P_{затраченная} — затраченная мощность [Дж]

Карина Хачатурян

К предыдущей статье

Магнитное поле

К следующей статье

Сила тока

Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке

На вводном уроке с методистом

Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению
Расскажем, как проходят занятия
Подберём курс

Методическая разработка «Промежуточные контрольные работы по физике » (8 класс)»

Физика 8 класс (УМК Перышкин)
Контрольная работа № 1
Расчет количества теплоты

К-1. Вариант 1

1. Какое количество теплоты требуется для нагревания стальной детали массой 200 г от 35 до 1235 °С?

2. Сколько энергии выделилось при охлаждении куска меди массой 0,6 кг от 272 до 22 °С?

3. Какое количество теплоты выделится при сжигании 3,5 кг торфа?

4. Для нагревания 400 г свинца от 25 до 45 °С требуется количество теплоты 1120 Дж. Определите удельную теплоемкость свинца.

5. Какое количество теплоты потребуется для того, чтобы в алюминиевом чайнике массой 700 г вскипятить 2 кг воды? Начальная температура воды 20 °С.

6. На сколько градусов нагреется 4 кг воды при сжигании 30 г каменного угля, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании угля, пойдет на нагревание воды?

7. В воду с температурой 20 °С влили ртуть, масса которой равна массе воды. Определите начальную температуру ртути, если установившаяся температура стала 21 °С.

8. Сколько граммов древесного угля надо сжечь в самоваре, емкость которого 5 л, чтобы нагреть в нем воду от 20 до 100 °С? Учесть, что только 25% выделяемой энергии расходуется на нагревание.

9. Чтобы охладить до 60 °С 2 л воды, взятой при температуре 80 °С, в нее добавляют холодную воду, температура которой 10 °С. Сколько литров холодной воды требуется добавить?

К-1. Вариант 2

1. Какое количество теплоты требуется для нагревания кирпича массой 4 кг от 15 до 30 °С?

2. Какое количество теплоты отдал окружающей среде кипяток массой 3 кг при остывании до 50 °С?

3. Сколько энергии выделится при полном сгорании 4 т каменного угля?

4. Воду какой массы можно нагреть от 0 до 60 °С, сообщив ей количество теплоты 500 кДж?

5. Определите, какое количество теплоты потребуется для нагревания смеси из 300 г воды и 50 г спирта от 20 до 70 °С.

6. Сколько граммов спирта потребуется, чтобы нагреть до кипения 3 кг воды, взятой при температуре 20 °С? Потерями тепла пренебречь.

7. В воду массой 5 кг, взятую при температуре 7 °С, погрузили кусок железа, нагретый до 540 °С. Определите массу железа, если температура смеси стала равной 40 °С.

8. В резервуаре нагревателя находится 800 г керосина. Сколько литров воды можно нагреть этим количеством керосина от 10 до 100 °С, если на нагревание расходуется 40% выделяемой энергии?

9. Металлический цилиндр массой 200 г нагрели в кипящей воде до 100 °С и затем опустили в воду массой 400 г, имеющую температуру 22 °С. Через некоторое время температура воды и цилиндра стала равной 25 °С. Какова удельная теплоемкость металла, из которого сделан цилиндр?

К-1. Вариант 3

1. При обработке алюминиевой детали на станке температура ее повысилась от 20 до 420 °С. На сколько при этом изменилась внутренняя энергия детали, если ее масса 500 г?

2. Какое количество теплоты выделится при охлаждении на 80 °С свинцовой детали массой 400 г?

3. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании 20 г водорода?

4. На сколько градусов охладится 40 г льда, если он при этом отдает количество теплоты 500 Дж?

5. Алюминиевая кастрюля массой 250 г вмещает 2 кг молока. Какое количество теплоты требуется для нагревания в этой кастрюле молока от 15 до 100 °С?

6. Рассчитайте массу керосина, который потребуется сжечь для того, чтобы нагреть 10 кг воды от 10 до 80 °С, если считать, что вся энергия, выделенная при сгорании керосина, пойдет на нагрев воды.

7. Определите, какая часть энергии (в %) расходуется на нагревание воды спиртовкой, если для нагревания 100 г воды от 20 до 90 °С сожгли 5 г спирта.

8. Для ванны необходимо приготовить воду с температурой 36 °С. Из горячего крана смесителя идет вода при температуре 80 °С, а из холодного — при 8 °С. Сколько надо взять горячей воды, чтобы приготовить ванну, если для этого потребуется 196 кг холодной воды?

9. Как изменится температура воды массой 880 г, если ей сообщить такое же количество теплоты, какое идет на нагревание алюминиевого цилиндра массой 2 кг на 200 °С?

К-1. Вариант 4

1. Какое количество теплоты выделяется при остывании 3 т чугуна на 100 °С?

2. Какое количество теплоты необходимо для нагревания от 10 до 40 °С латунной гири массой 100 г?

3. Определите количество теплоты, выделяющееся при сжигании 50 кг дров.

4. Сколько граммов стали можно нагреть на 20 °С, сообщив ей количество теплоты 1500 Дж?

5. В железный душевой бак, масса которого 60 кг, налили холодной колодезной воды массой 100 кг. Под действием солнечного излучения температура воды повысилась от 4 до 30 °С. Какое количество теплоты получили бак и вода?

6. Воду какой массы можно нагреть от 30 °С до кипения, израсходовав 2 кг дров? Потерями тепла пренебречь.

7. Сколько граммов керосина нужно сжечь, чтобы довести до кипения 4 л воды, если начальная температура воды 20 °С и 25% энергии затрачено непроизводительно?

8. В стеклянный стакан массой 120 г, имеющий температуру 15 °С, налили 200 г воды, температура которой 100 °С. При какой температуре установится тепловое равновесие? Обменом энергии с окружающей средой пренебречь.

9. В сосуде смешали воду с температурой 20 °С и воду с температурой 100 °С. Через некоторое время в сосуде установилась температура 40 °С. Рассчитайте отношение масс холодной и горячей воды.

Физика 8 класс (УМК Перышкин)
Контрольная работа № 2
Изменение агрегатных состояний вещества

К-2. Вариант 1 (транскрипт заданий)

1. Рассчитайте количество теплоты, которое необходимо для обращения в пар 250 г воды, взятой при температуре 100 °С.

2. Свинцовый брусок имеет массу 400 г и температуру 327 °С. Какое количество теплоты выделится при его кристаллизации?

3. Какое количество теплоты выделяется при конденсации и дальнейшем охлаждении до 18 °С 2 г спирта?

4. Определите количество теплоты, необходимое для обращения в пар 8 кг эфира, взятого при температуре 10 °С.

5. Какая энергия выделится при отвердевании 2,5 кг серебра, взятого при температуре плавления, и его дальнейшем охлаждении до 160 °С?

6. Какая установится окончательная температура, если 500 г льда при температуре 0 °С погрузить в 4 л воды при температуре 30 °С?

7. Сколько килограммов стоградусного пара потребуется для нагревания бетонной плиты массой 200 кг от 10 до 40 °С?

К-2. Вариант 2 (транскрипт заданий)

1. Водяной стоградусный пар массой 5 кг конденсируется. Какое количество теплоты при этом выделяется?

2. Какая энергия потребуется для плавления стального цилиндра массой 4 кг, взятого при температуре плавления?

3. Какое количество теплоты выделится при кристаллизации и охлаждении 1,5 кг цинка до температуры 20 °С?

4. Рассчитайте энергию, выделяющуюся при охлаждении и дальнейшей кристаллизации воды массой 2 кг. Начальная температура воды 30 °С.

5. Какое количество теплоты потребуется для нагревания и плавления 1 г свинца, начальная температура которого 27 °С?

6. Какое количество теплоты необходимо для плавления 3 кг льда, имеющего начальную температуру -20 °С, и нагрева образовавшейся воды до температуры кипения?

7. В сосуд с водой, имеющей температуру 0 °С, впустили 1 кг стоградусного водяного пара. Через некоторое время в сосуде установилась температура 20 СС. Определите массу воды, первоначально находящейся в сосуде.

К-2. Вариант 3 (транскрипт заданий)

1. Определите, какое количество теплоты потребуется для плавления 200 г олова, имеющего температуру 232 °С.

2. Какое количество теплоты выделится при конденсации 500 г спирта, взятого при температуре 78 °С?

3. Воду массой 500 г, имеющую температуру 50 °С, нагрели до 100 °С и обратили в пар. Сколько энергии пошло на весь процесс?

4. Какая энергия потребуется для плавления свинцового бруска массой 0,5 кг, взятого при температуре 27 °С?

5. Какое количество теплоты выделится при конденсации 10 г паров эфира, взятого при температуре 35 °С, и его дальнейшем охлаждении до 15 °С?

6. Какая масса льда, взятого при температуре 0 °С, расплавится, если ему сообщить такое же количество теплоты, которое выделится при конденсации стоградусного водяного пара массой 8 кг?

7. Какое количество теплоты пошло на нагревание железной коробки и плавление олова, если их начальная температура была 32 °С? Масса коробки 300 г, а масса олова 100 г.

К-2. Вариант 4

1. Эфир массой 30 г обращают в пар при температуре 35 °С. Сколько энергии для этого потребуется?

2. Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 200 г воды при температуре 0 °С?

3. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для плавления 7 кг меди, имеющей начальную температуру 585 °С.

4. Какая энергия выделилась при отвердевании и охлаждении до 39 °С железной заготовки массой 80 кг?

5. Какое количество теплоты необходимо для нагревания и обращения в пар 10 кг воды, имеющей начальную температуру 20 °С?

6. Сколько килограммов стоградусного пара потребуется для нагревания 80 л воды от 6 до 35 °С?

7. В алюминиевом сосуде массой 500 г находится 200 г цинка при температуре 500 °С. Какое количество теплоты выделится при охлаждении сосуда с цинком до 20 °С?

Физика 8 класс (УМК Перышкин)
Контрольная работа № 3
Электрический ток

К-3. Вариант 1

1. Какое напряжение нужно приложить к проводнику сопротивлением 0,25 Ом, чтобы сила тока в проводнике была 30 А?

2. Определите сопротивление нихромовой проволоки длиной 40 м и площадью поперечного сечения 0,5 мм².

3. Определите общее сопротивление и силу тока в цепи (рис. 115).

4. Определите сопротивление алюминиевой проволоки длиной 150 см, если площадь ее поперечного сечения 0,1 мм. Каково напряжение на концах этой проволоки при силе тока 0,5 А?

5. Определите общее сопротивление цепи (рис. 116).

6. Определите сопротивление лампы и напряжение на каждом проводнике (рис. 117), если показания приборов 0,5 А и 30 В.

К-3. Вариант 2

1. Напряжение в сети 220 В. Найдите силу тока в спирали электроплитки, имеющей сопротивление 44 Ом.

2. При устройстве молниеотвода применен стальной провод с площадью поперечного сечения 35 мм² и длиной 20 м. Найдите сопротивление этого провода.

3. Определите общее сопротивление и силу тока в цепи (рис. 118).

4. Сварочный аппарат присоединяют в сеть медными проводами длиной 100 м и площадью поперечного сечения 50 мм². Определите напряжение на проводах, если сила тока в них 125 А.

5. Определите общее сопротивление цепи (рис. 119).

6. Определите силу тока в лампочке и ее сопротивление (рис. 120).

К-3. Вариант 3

1. Определите напряжение на концах проводника сопротивлением 20 Ом, если сила тока в проводнике 0,4 А.

2. Сколько метров никелинового провода площадью поперечного сечения 0,1 мм² потребуется для изготовления реостата с максимальным сопротивлением 180 Ом?

3. Определите общее сопротивление и силу тока в цепи, если цепь находится под напряжением 2,4 В (рис. 121).

4. Определите сопротивление никелиновой проволоки длиной 4 м и площадью поперечного сечения 2 мм. Какова сила тока в этой проволоке при напряжении на ее концах 2 В?

5. Определите общее сопротивление цепи (рис. 122).

6. Вычислите напряжение на зажимах спиралей двух электрических печей сопротивлением 10 Ом и 20 Ом, соединенных параллельно, если сила тока в неразветвленной части цепи равна 33 А. Определите силу тока в спиралях каждой печи.

К-3. Вариант 4

1. Определите удельное сопротивление проводника, если его длина 0,6 м, площадь поперечного сечения 0,4 мм, а сопротивление 0,6 Ом.

2. При электросварке при напряжении 30 В сила тока в дуге достигает 150 А. Каково сопротивление дуги?

3. Определите показание амперметра и значение сопротивления R₂ (рис. 123).

4. Кипятильник включен в сеть с напряжением 220 В. Чему равна сила тока в спирали электрокипятильника, если она сделана из нихромовой проволоки длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,1 мм²?

5. Определите общее сопротивление цепи (рис. 124).

6. Три проводника сопротивлением 2 Ом, 2 Ом и 4 Ом соединены параллельно. Определите силу тока в каждом проводнике, если в неразветвленной части цепи сила тока равна 12 А. Каково напряжение на концах каждого проводника?

______________________________________________________________________________

Физика 8 класс (УМК Перышкин)
Контрольная работа № 4
Работа и мощность тока

К-4. Вариант 1

1. Определите мощность тока в электрической лампе, включенной в сеть напряжением 220 В, если известно, что сопротивление нити накала лампы 1936 Ом. Какой силы ток течет по нити накала?

2. Чему равна работа, совершенная электрическим током за 50 с в резисторе, рассчитанном на напряжение 24 В? Сила тока в резисторе 2 А.

3. Какое количество теплоты выделится в проводнике сопротивлением 500 Ом за 10 с, если его включили в сеть с напряжением 220 В?

4. Рассчитайте сопротивление электрической плитки, если она при силе тока 4 А за 20 мин потребляет 800 кДж энергии.

5. Определите мощность, потребляемую первой лампой (рис. 125), если амперметр показывает 2 А.

6. За какое время на электроплитке можно нагреть до кипения 1 кг воды, взятой при температуре 20 °С, если при напряжении 220 В сила тока в ней 5 А? Потерями энергии пренебречь.

К-4. Вариант 2

1. Какое количество теплоты выделит за 10 мин проволочная спираль сопротивлением 40 Ом, если сила тока в ней 1 А?

2. При напряжении 450 В сила тока в электродвигателе 90 А. Определите мощность тока в обмотке электродвигателя и его сопротивление.

3. Каков расход энергии за 40 с в автомобильной электрической лампочке, рассчитанной на напряжение 12 В при силе тока 3 А?

4. За какое время электрический утюг выделит количество теплоты 800 Дж, если сила тока в спирали 3 А, а напряжение в сети 220 В?

5. Определите мощность, потребляемую второй лампой (рис. 126), если показания вольтметра 6 В.

6. Определите мощность электрического чайника, если за 5 мин в нем 1 кг воды нагреется от 20 до 80 °С. Потерями энергии пренебречь.

К-4. Вариант 3

1. Какую работу совершит ток в электродвигателе за 90 с, если при напряжении 220 В сила тока в обмотке двигателя равна 0,2 А?

2. Определите мощность тока в электрической лампочке, если при напряжении 5 В сила тока в ней 100 мА.

3. Какое количество теплоты выделится в реостате сопротивлением 50 Ом за 2 мин при силе тока в цепи 2 А?

4. На сколько градусов за 5 мин можно нагреть на электроплитке 1,5 кг воды, если при напряжении 220 В сила тока в ней 5 А? Потерями энергии пренебречь.

5. Определите мощность, потребляемую первой лампой (рис. 127), если показания амперметра 2 А.

6. За какое время можно с помощью электрического кипятильника мощностью 500 Вт нагреть 500 г воды в стакане от 20 °С до кипения?

К-4. Вариант 4

1. Какое количество теплоты выделится за 10 мин в резисторе сопротивлением 200 Ом, включенном в сеть с напряжением 50 В?

2. Электропаяльник мощностью 110 Вт рассчитан на напряжение 220 В. Определите силу тока в обмотке паяльника и ее сопротивление.

3. Какую работу совершает ток в электродвигателе за 15 с, если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,2 А?

4. При напряжении 220 В в лампе в течение 4 мин выделено 14,4 кДж энергии. Определите сопротивление нити лампы.

5. Определите мощность тока, потребляемую второй лампой (рис. 128), если показания вольтметра 15 В.

6. Электрический кипятильник со спиралью сопротивлением 150 Ом поместили в сосуд, содержащий 400 г воды, и включили в сеть с напряжением 220 В. Определите, на сколько градусов нагрелась вода за 5 мин.

ОТВЕТЫ на контрольную работу № 1:

В-1	В-2	В-3	В-4
1. 120 кДж 2. 60 кДж 3. 49 МДж	1. 52,8 Дж 2. 630 кДж 3.108 000 МДж	1. 184 кДж 2. 4480 Дж 3. 2,4 МДж	1. 162 МДж 2. 1200 Дж 3. 500 МДж
4. 140 Дж / кг • °С 5. 723,5 кДж 6. ≈ 48 °С	4. ≈ 2 кг 5. 69 250 Дж 6. ≈ 37 г	4. ≈ 6 °С 5. 682 550 Дж 6. ≈ 64 г	4. 150 г 5. 11637,6 кДж 6. ≈ 68 кг
7. ≈ 53,3 °С 8. ≈ 200 г 9. 0,8 л	7. ≈ 3 кг 8. ≈ 39 л 9. 336 Дж / кг • °С	7. ≈ 22% 8. 125 кг 9. 100 °С	7. ≈ 39 г 8. ≈ 91 °С 9. 3 : 1

ОТВЕТЫ на контрольную работу № 2:

В-1	В-2	В-3	В-4
1. 575 кДж 2. 10 кДж 3. 2100 Дж	1. 11,5 МДж 2. 320 кДж 3. 390 кДж	1. 12 кДж 2. 450 кДж 3. 1255 кДж	1. 12 кДж 2. 68 кДж 3. 2870 кДж
4. 3,7 МДж 5. 750 кДж 6. ≈ 18 °С	4. 932 кДж 5. 67 Дж 6. 2,4 МДж	4. 33,5 кДж 5. 4470 Дж 6. ≈ 54,1 кг	4. 76,8 МДж 5. 26,36 МДж 6. ≈ 4,2 кг
7. 2,3 кг	7. 31,4 кг	7. 38,2 кДж	7. ≈ 279,2 кДж

ОТВЕТЫ на контрольную работу № 3:

В-1	В-2	В-3	В-4
1. 7,5 В	1. 5 А	1. 8 В	1. 0,4 Ом • мм2 / м
2. 88 Ом 3. 10 Ом; 2,6 А	2. ≈ 0,086 Ом 3. 20 Ом; 1 А	2. 45 м 3. 2 0м; 1,2 А	2. 0,2 Ом 3. 2 А; 2 Ом
4. 0,42 Ом; 0,21В 5. 30 Ом 6. 20 Ом; 12,5 В; 10 В; 7,5 В	4. 4,25 В 5. 10 Ом 6. 0,5 А; 16 0м	4. 0,8 Ом; 2,5 А 5. 6 Ом 6. 220 В; 22 А; 11 А	4. 4 А 5. 30 Ом 6. 4,8 А; 4,8 А; 2,4 А; 9,6 В

ОТВЕТЫ на контрольную работу № 4:

В-1	В-2	В-3	В-4
1. 25 Вт; 0,1 А	1. 24 кДж	1. 3960 Дж	1. 7,5 кДж
2. 2400 Дж	2. 40,5 кВт; 5 Ом	2. 0,5 Вт	2. 0,5 А; 440 Ом
3. 968 Дж	3. 1440 Дж	3. 24 кДж	3. 660 Дж
4. ≈ 42 Ом	4. 1,2 с	4. На 52 °С	4. 807 Ом
5. 180 Вт	5. 12 Вт	5. 100 Вт	5. 12 Вт
6. 5 мин	6. 840 Вт	6. 336 с	6. ≈ 58 °С

Энергопотребление и затраты на эксплуатацию электрического водонагревателя

Водонагреватели являются одними из самых энергоемких приборов в вашем доме. Energy Star прогнозирует, что домохозяйства тратят от 400 до 600 долларов на нагрев воды каждый год для таких вещей, как стирка, душ и мытье посуды, что делает водонагреватели вторыми по энергопотреблению приборами в вашем доме.

К счастью, есть несколько простых способов сэкономить на нагреве воды. Первым шагом является понимание того, сколько стоит использование вашего водонагревателя. Приведенный ниже калькулятор стоимости поможет вам рассчитать энергопотребление и стоимость вашего водонагревателя. Проверьте это!

Идет загрузка…

Как использовать этот калькулятор:

Сколько киловатт потребляет ваш водонагреватель?

Киловатты измеряют скорость, с которой электричество проходит через прибор. Больше киловатт означает больше электроэнергии, а большие водонагреватели обычно потребляют больше ватт.

Средний водонагреватель потребляет около 1125 Вт, хотя некоторые более мощные водонагреватели могут потреблять до 4000 Вт. Ознакомьтесь с техническими характеристиками на задней панели вашего водонагревателя, чтобы получить наиболее точную цифру мощности. Вы также можете рассчитать киловатты, умножив ампер и вольт и разделив на 1000.

Киловатты = (Ампер x Вольт) / 1000

Какова средняя стоимость электроэнергии?

По данным Управления энергетической информации США, средняя стоимость электроэнергии в США составляет 13 центов/кВтч. Однако это число может варьироваться в зависимости от поставщика электроэнергии. Сегодня люди в некоторых штатах имеют возможность покупать электроэнергию по более низким тарифам.

Какова стоимость и энергопотребление различных электрических водонагревателей?

Вт	Стоимость/час*	Стоимость/месяц*
0 30	45,5¢	$27,3

*при условии, что тариф на электроэнергию 13 центов за кВт/ч и 30-галлонный водонагреватель работает 2 часа в день

Вт	Стоимость/час*	3 3 3 3 4
4500 Вт	58,5¢	35,1 $

Вт

Стоимость/час*

3

4500 Вт

58,5¢

35,1 $

Вт

Стоимость/час*

Стоимость/месяц*

5500 Вт 71,5¢ 3 5 5 90900 $4 054

*при условии, что тариф на электроэнергию составляет 13 центов за кВтч и 50- галлонный водонагреватель работает 2 часа в день

Как сэкономить на электроэнергии водонагревателя?

Обновление до водонагревателя, сертифицированного по стандарту ENERGY STAR
Продукты, соответствующие стандарту ENERGY STAR, являются наиболее эффективными приборами на рынке. Если вы хотите обновить свой водонагреватель, мы настоятельно рекомендуем выбрать водонагреватель с рейтингом ENERGY STAR. Хотя некоторые из них могут быть немного дороже, вы, вероятно, сэкономите деньги в долгосрочной перспективе, имея гораздо более эффективный и экономичный водонагреватель!
Понизьте температуру вашего водонагревателя до 120°
Большинство водонагревателей настроены на 140° — и большинство экспертов утверждают, что это выше, чем должно быть. 120 ° достаточно, чтобы ваш душ был теплым, а также убивал бактерии в водонагревателе, чтобы в воде не было бактерий. Это простой способ уменьшить количество энергии, необходимой для нагрева воды.
Установите насадку для душа с низким расходом
Все любят хороший напор воды. Но установка насадки для душа с низким расходом на самом деле может сэкономить вам много воды, что не только снизит стоимость ваших счетов за коммунальные услуги, но также снизит нагрузку на водонагреватель, чтобы нагреть всю воду, которую вы используете, когда вы душ. Насадки для душа с низким расходом дешевы и просты в установке, и мы настоятельно рекомендуем их, если вы хотите предпринять серьезные шаги для снижения своего углеродного следа и экономии затрат на электроэнергию.
Стирка белья в холодной воде
Холодная стирка дает массу преимуществ. И большинство экспертов предполагают, что вы можете очистить свою одежду холодной водой. Нагрев воды для стирки — одно из самых энергозатратных занятий в вашем доме. Так почему бы не сэкономить немного денег и не уменьшить свой углеродный след, стирая в холодной воде.
Изоляция вашего водонагревателя
Изоляция вашего водонагревателя может значительно повысить эффективность вашего водонагревателя. Это не должно быть причудливым решением, потому что, вероятно, никто не тратит много времени на просмотр вашего водонагревателя. Вот мастер-класс по созданию куртки водонагревателя своими руками.
Выберите Perch Energy
В Perch мы стремимся сделать чистую энергию более доступной, доступной и справедливой для всех. Независимо от того, снимаете ли вы квартиру, владеете домом или ведете бизнес, Perch предлагает множество способов сэкономить деньги на счетах за электроэнергию или даже помочь планете.
- Для гарантированной экономии годовой стоимости электроэнергии присоединитесь к общественному проекту солнечной энергетики в вашем районе. Perch поможет подобрать вам местную солнечную ферму — вы будете поддерживать работу этой фермы, чтобы она могла генерировать и вносить как можно больше чистой солнечной энергии в общую сеть. Вы не получаете электроэнергию напрямую от солнечной энергии, которую вы поддерживаете, но благодаря государственным стимулам вы будете получать кредиты на оплату собственных счетов за коммунальные услуги. По сути, вы получаете скидки на собственную электроэнергию, потому что вы обеспечиваете солнечную генерацию и развитие в своем штате.
- С помощью Perch вы сможете еще больше сэкономить на ископаемом топливе и сэкономить деньги, если вы также переключите электроэнергию своего дома или предприятия на более чистую энергию. Если вы используете базовый тариф на обслуживание по умолчанию, это «смешанный» энергетический план (частично за счет ископаемого топлива, частично за счет возобновляемых ресурсов). Но Perch может переключить вас на недорогой план более чистой энергии — помимо того, что предлагает ваша коммунальная служба — который на 100% поддерживается чистыми, возобновляемыми ресурсами, такими как солнечная энергия и ветер. Мы найдем для вас цену ниже рыночной на аналогичные варианты в вашем регионе. Вам не нужно ничего делать по-другому, но вы будете чувствовать себя прекрасно, зная, что ваше личное потребление электроэнергии теперь способствует оздоровлению планеты, и вы уменьшили свой ежедневный углеродный след.

Сантехника, отопление, охлаждение и электричество в Castle Rock

30 марта 2023

Не рискуйте: наймите сантехника для замены водонагревателя . Это важная задача, требующая опыта, который вы найдете, наняв сантехника.

В то время как некоторые мастера могут […]

Читать всю статью в блоге

10. Март 2023

Полное руководство по ремонту кондиционера своими руками

Когда температура начинает повышаться, сломанный кондиционер может стать серьезной проблемой. К счастью, многие распространенные проблемы с кондиционером можно легко устранить в домашних условиях с помощью некоторых основных инструментов и […]

Прочитать всю статью в блоге

13 февраля 2023 г.

Распространенные проблемы с печью и их устранение

Распространенные проблемы с печью и их устранение Если ваша печь запускается действовать, это может быть очень неприятно. В конце концов, вы полагаетесь на свою печь, чтобы ваш дом был теплым и уютным […]

Прочитать всю статью блога

08. февраль 2023 г.

Из вашей печи протекает угарный газ?

3 Общие проблемы со стиральными машинами

Проблемы с сантехникой 101 Мы всегда хотим поддерживать себя в чистоте и порядке, поэтому крайне важно, чтобы у нас всегда была чистая одежда, которую можно носить каждый день.