§33. Електронагрівальні прилади - Максимович відповіді

До змісту

💭 Поміркуйте і дайте відповідь

Назвіть нагрівальні електроприлади, крім згаданих вище, які використовують у побуті, промисловості та сільському господарстві.

Окрім поширених прасок та електроплит, у побуті використовують фени, тостери, мультиварки та бойлери. У промисловості застосовують потужні електричні печі для виплавки металів, сушильні камери та апарати для електрозварювання. У сільському господарстві електронагрів використовують в інкубаторах для виведення птахів, для обігріву теплиць та приміщень для тварин.

Щоб приготувати чай, ви кип’ятите воду в електрочайнику. Чи вся теплота нагрівного елемента чайника йде тільки на нагрівання та кип’ятіння води?

Ні, не вся кількість теплоти витрачається лише на нагрівання води, оскільки частина енергії неминуче втрачається. Певна частка тепла витрачається на підвищення температури корпусу самого чайника та нагрівального елемента. Крім того, відбувається теплообмін із навколишнім середовищем, через що частина енергії розсіюється в повітрі.

🔄 Перевірте себе

1. Розгляньте малюнок 33.3 та назвіть електроприлади, робота яких ґрунтується на тепловій дії електричного струму.

На малюнку 33.3 представлені такі прилади з тепловою дією: пральна машина (б) та посудомийна машина (в), які нагрівають воду; паяльник (д), фен (е), де нагрівається повітря, та кавоварка (є). В основі їхньої роботи лежить виділення теплоти провідником, через який тече струм.

2. Чому порожній електричний чайник не можна вмикати в електромережу?

Порожній чайник не можна вмикати, оскільки без води енергія від нагрівального елемента не відводиться достатньо швидко. Це призводить до стрімкого зростання температури самого елемента, що може спричинити його розплавлення або перегорання.

3. Найбільша потужність, яку можуть споживати електроприлади у квартирі, становить 1,32 кВт. Чи не вийдуть з ладу плавкі запобіжники, розраховані на силу струму 6 А і напругу 220 В?

Дано:

P = 1,32 \text{ кВт} = 1320 \text{ Вт}

I_{\text{запоб}} = 6 \text{ А}

U = 220 \text{ В}

Знайти:

Чи витримає запобіжник?

Розв’язок:

Визначимо максимальну потужність, на яку розрахований запобіжник:

P_{\text{max}} = U \cdot I_{\text{запоб}}

P_{\text{max}} = 220 \cdot 6 = 1320 \text{ Вт}

Оскільки споживана потужність $P = 1320 \text{ Вт}$ дорівнює гранично допустимій $P_{\text{max}}$ , запобіжники працюватимуть на межі, але не повинні вийти з ладу негайно.

Відповідь: Запобіжники не вийдуть з ладу, оскільки потужність споживання не перевищує допустиму.

4. Скільки літрів води, узятої за температури 10 °C, можна нагріти до кипіння кип’ятильником, який споживає струм 3 А за напруги 127 В? Коефіцієнт його корисної дії становить 30%. Час роботи — 10 хвилин.

Дано:

t_1 = 10^{\circ}\text{C}

t_2 = 100^{\circ}\text{C}

I = 3 \text{ А}

U = 127 \text{ В}

\eta = 30 \% = 0,3

\tau = 10 \text{ хв} = 600 \text{ с}

c = 4200 \dfrac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot ^{\circ}\text{C}}

\rho = 1000 \dfrac{\text{кг}}{\text{м}^3}

Знайти:

V - ?

Розв’язок:

Повна робота струму:

A = U \cdot I \cdot \tau

Корисна теплота для нагрівання води:

Q = c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)

З формули ККД:

\eta = \dfrac{Q}{A} \Rightarrow \eta = \dfrac{c \cdot m \cdot (t_2 - t_1)}{U \cdot I \cdot \tau}

Виразимо масу:

m = \dfrac{\eta \cdot U \cdot I \cdot \tau}{c \cdot (t_2 - t_1)}

m = \dfrac{0,3 \cdot 127 \cdot 3 \cdot 600}{4200 \cdot (100 - 10)} = \dfrac{68580}{378000} \approx 0,181 \text{ кг}

Оскільки маса води $0,181 \text{ кг}$ відповідає об’єму приблизно $0,181 \text{ л}$ .

Відповідь: Можна нагріти близько $0,18 \text{ л}$ води.

§33. Електронагрівальні прилади. Коефіцієнт корисної дії (ККД) електронагрівального приладу. Коротке замикання. Запобіжники

Оцініть матеріал

Коментарі

Залишити відповідь: