При кипячении шприца, масса металлической части которого- 80 г, стеклянной- 20 г, в стальной стерилизатор массой 200 г поместили 1 л воды, Сколько времени должен работать стерилизатор до начала кипения, если производительность нагревательного элемента- 2,5 КДж/мин, КПД-30%? (Решение → 21487)

Заказ №38748

При кипячении шприца, масса металлической части которого- 80 г, стеклянной- 20 г, в стальной стерилизатор массой 200 г поместили 1 л воды, Сколько времени должен работать стерилизатор до начала кипения, если производительность нагревательного элемента- 2,5 КДж/мин, КПД-30%?

Решение:

Воду и инструмент надо нагреть от комнатной температуры до температуры кипения. Тогда можно рассчитать необходимое количество теплоты: Q=c1⋅m1⋅(t2−t1)+c2⋅m2⋅(t2−t1), где c1=4200 Дж/кг∙К – удельная теплоёмкость воды; m1 = 1 кг – масса воды, m2 = 0,080 кг – масса инструмента;t1=20ºС, t2 = 100ºС; с2=462 Дж/кг∙К – удельная теплоёмкость стали. Производительность элемента – это потребляемая мощность, т.е. P = 2500 Дж/мин = 41,7 Дж/с = 41,7 Вт. Пусть А1 – количество теплоты, рассчитанное выше, A2 – затраченная работа, равная мощности умноженной на время работы. Воспользуемся понятием КПД: η=A1A2=QP⋅t=c1⋅m1⋅(t2−t1)+c2⋅m2⋅(t2−t1)P⋅t, t=c1⋅m1⋅(t2−t1)+c2⋅m2⋅(t2−t1)P⋅η. t=4200⋅1⋅(100−20)+462⋅0,080⋅(100−20)41,7⋅0,3 = 372990.