Что мы имеем? Литр воды, которую нужно нагреть от комнатной температуры до ста градусов. Из повседневной жизни все мы знаем, что чайник закипает не сразу (вот зараза!), у воды, как и других веществ есть тепловая инертность, которую физики называют удельной теплоёмкостью. Интуитивно понятно, что литр закипает быстрее, чем три, как и то, что холодную воду доводить до кипения придётся дольше. Всё ясно, честно и прозрачно, и в знаках сухой математики выглядит формулой:
Q=c×m×ΔT
Из справочника по физике берём теплоёмкость воды с — 4200 Дж/(кг·К). Эта страшная величина означает, что для нагрева килограмма воды на один градус требуется затратить 4200 джоулей энергии (точнее 4183, я округлил для простоты счёта). Масса известна — 1 кг. Разность температур тоже ясна: если в комнате +20 по Цельсию (зимой, конечно, и холоднее бывает), то 100-20=80 градусов.
4200×1×80=336000 Дж
Это в идеале, то есть не учитывая теплоёмкости чайника, к.п.д. и прочего.
А зачем?
Чем полезна эта цифра? Она позволяет оценить время нагревания нашего литра воды. Например, чтобы нагреть его за 100 секунд (то есть за 1 минуту и 40 секунд) нужна мощность 3360 Вт, то есть 3,36 КВт. Октуда взялись ватты? Всё просто: ватт — это Джоуль-секунда. Поэтому считать очень легко: найденное значение делим на число секунд — получаем необходимую мощность.
Теперь нетрудно оценить мощность, требуемую для нагрева за разное время:
100 с - 3,36 КВт
200 с - 1,68 КВт
400 с - 840 Вт
Можно делать и обратный расчёт. Например, если на чайнике написано «2000 Вт» (или 2 КВт), значит литр воды в нём можно закипятить за 336000/2000=168 секунд, то есть за 2 мин. 48 сек. Опять же, а чем полезна эта цифра? А тем, что позволяет узнать эффективность чайника (собственно, его к.п.д.). Наливаем литр воды, включаем, засекаем время. Делим идеальное значение на то, что показал секундомер, — получаем результат.
Кстати, электрочайники, на которых я проводил этот эксперимент, показали очень неплохие результаты — в среднем почти 0,9, то есть 90%. Оно и понятно: за пределы устройства выходит довольно-таки мало тепла. А вот газовая плита неприятно удивила.
Электричество или газ?
Литр воды в разной посуде на моей газовой плите закипал почти семь (!) минут. Это 420 секунд, то есть фактическая мощность конфорки выходит всего-то 336000/420=
800 Вт. Счётчика у меня нет, но подозреваю, что за семь минут через хорошо открытый вентиль газа проходит немало, потом умножаешь на замерянный расход газа, умножаешь на цену и получаешь цену кипячения литра воды. Если кто-то из читателей напишет в комментариях свои цифры, будет очень интересно. А пока что можно только предположить, что отсутствие газовых счётчиков во многих квартирах всё же выгоднее.
Коль уж речь зашла о выгоде, неплохо бы сосчитать и стоимость нагревания того же литра воды. Допустим, киловатт-час электроэнергии стоит 5 рублей, а двухкиловатный чайник закипает за 200 секунд.
200 сек. — это 0,05(5) часа, умножаем на мощность 2 КВт, выходит 0,093(3) КВт·ч.
Умножаем 0,093 на тариф 5 — выходит 0,465 руб. Закипятить литр воды в электрочайнике стоит 46 копеек .
А теперь в реальных масштабах: за месяц по три раза в день по литру выходит 30,5×3×46=42 руб .
если сделать специальную насадку под чайник для газовой комфорки, в виде конуса, то потери тепла будут значительно меньше и чайник закипит гораздо быстрее.
Это сообщение отредактировал Badenser - 28.11.2016 - 13:01
yaplakal.com