В закрытом сосуде вместимостью 20 л находится воздух при нормальных условиях.
Воздух начали греть электрическим нагревателем, потребляющим ток 2А при
напряжении 100В. Через 10мин давление в сосуде повысилось до 4·105Па. Чему
равен КПД нагревателя, если удельная теплоемкость воздуха в данном процессе
равна 716Дж/(кг·К), а его плотность при нормальных условиях 1,29кг/м3
Шаг 1: Рассчитаем массу воздуха в закрытом сосуде.
Масса воздуха равна плотности воздуха умноженной на его объем:
масса = плотность * объем
масса = 1,29кг/м3 * 20л (преобразуем единицы) = 1,29кг/м3 * 0,02м3 = 0,0258кг
Шаг 2: Рассчитаем количество теплоты, полученное воздухом.
Количество теплоты равно умножению массы, удельной теплоемкости и изменения температуры:
Количество теплоты = масса * удельная теплоемкость * изменение температуры
Для расчета изменения температуры нам нужно знать начальную и конечную температуру. Но эта информация не предоставлена в условии задачи, поэтому мы не можем рассчитать количество полученной теплоты.
Шаг 3: Рассчитаем совершенную работу нагревателем и КПД нагревателя.
Совершенная работа равна изменению внутренней энергии воздуха:
совершенная работа = количество теплоты
Но, так как мы не можем рассчитать количество теплоты, мы не можем рассчитать совершенную работу.
КПД нагревателя (η) определяется как отношение совершенной работы к работе нагревателя:
η = совершенная работа / работа нагревателя
Так как нам неизвестна совершенная работа, мы не можем рассчитать КПД нагревателя.
В итоге, так как нам не дана информация о начальной и конечной температуре, мы не можем рассчитать количество теплоты, совершенную работу и КПД нагревателя. Поэтому, на данный момент, ответ на вопрос о КПД нагревателя не может быть определен.