Номер 2.32, страница 11 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 2. Виды теплопередачи - номер 2.32, страница 11.

Условие.

2.32. Хозяйке надо вскипятить кастрюлю воды. Желая сэкономить электроэнергию, она уменьшила мощность электроплиты. Действительно ли при этом расход электроэнергии уменьшился?

Решение.

Решение

Рассмотрим этот процесс с точки зрения закона сохранения энергии. Общее количество электроэнергии $\text{W}$, потребляемое плитой, идет на полезную работу — нагрев воды до температуры кипения ($Q_{полезная}$), и на потери тепла в окружающую среду ($Q_{потери}$). Таким образом, полное количество потребленной энергии равно:

$W = Q_{полезная} + Q_{потери}$

Количество теплоты, необходимое для нагрева воды в кастрюле до кипения ($Q_{полезная}$), является постоянной величиной. Оно зависит от массы воды, ее начальной температуры и удельной теплоемкости, но не зависит от того, как быстро мы ее нагреваем.

Потери тепла ($Q_{потери}$) происходят непрерывно в течение всего времени нагрева. Чем дольше вода нагревается, тем больше тепла уходит в окружающую среду. Мощность электроплиты $\text{P}$ связана со временем нагрева $\text{t}$ и общим расходом энергии $\text{W}$ формулой:

$W = P \cdot t$

Когда хозяйка уменьшает мощность плиты $\text{P}$, скорость передачи энергии воде снижается. В результате, чтобы сообщить воде то же самое количество полезной энергии $Q_{полезная}$, потребуется значительно больше времени $\text{t}$. Так как процесс нагрева растягивается во времени, суммарные потери тепла в окружающую среду $Q_{потери}$ за это время существенно возрастают.

Поскольку полезная работа $Q_{полезная}$ осталась прежней, а потери тепла $Q_{потери}$ увеличились, то общее количество потребленной электроэнергии $\text{W}$ также увеличилось.

В предельном случае, если мощность плиты будет настолько мала, что она будет равна или меньше мощности тепловых потерь в окружающую среду, вода вообще никогда не закипит, а электроэнергия будет расходоваться бесконечно долго без достижения результата.

Следовательно, для экономии электроэнергии при кипячении воды следует использовать максимальную мощность, чтобы минимизировать время нагрева и, соответственно, уменьшить потери тепла.

Ответ: Нет, расход электроэнергии не уменьшился, а, наоборот, увеличился. Уменьшение мощности привело к увеличению времени нагрева, что, в свою очередь, вызвало большие потери тепла в окружающую среду.