Легко ли вскипятить литр воды?

Вопрос о том, экономнее ли кипятить воду для чая на газу или в электрочайнике, ещё долго будет будоражить наши умы. Но кое-что можно подсчитать, вспомнив школьную программу.

В поисках истины

Страшная наука физика на самом деле — попытка объяснить в точных формулировках окружающий нас мир. Если уяснить это, дальнейшие рассуждения станут вполне ясны.

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. 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 0,28 грн, 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 0,28 — выходит 0,026 грн. Вуаля! Закипятить литр воды в электрочайнике стоит 2,6 копейки.

А теперь в реальных масштабах: за месяц по три раза в день по литру выходит 30,5×3×2,6=2.39 грн. Вот такая математика.


Protected by Copyscape Online Plagiarism Test
Вы не можете высказаться или оставить ссылку здесь...

Обсуждение закрыто.

Powered by WordPress | Thanks to NewWpThemes | Александр Божок