Домашние задания: Физика

Помогите решить задачу по физике так что бы было расписаны все формулы и действия, пожалуйста

Какую мощность имеет гидроэлектростанция, если на лопасти ее турбины с высоты 12 м каждую минуту падает 220 м3 воды? КПД турбины 85 %. Ускорение свободного падения считайте равным 10 м/с2. Ответ дайте в кВт.
Sardor Hasanov
Sardor Hasanov
114
Дано:
H = 12 м
t = 1 мин = 60 c
V = 200 м³
ρ = 1000 кг/м³ - плотность воды
g = 10 м/с²
КПД = 85%, η = 0,85
_______________
P - ?

1)
Масса падающей воды:
m = ρ*V = 1000*200 = 200 000 кг
2)
Потенциальная энергия (полезная работа)
Aпол = m*g*h = 200 000*10*12 = 24*10⁶ Дж
3)
Совершенная работа:
Aсов = P*t
4)
η = Aпол / Aсов
η = Aпол / (P*t)
Мощность электростанции:
P = Aпол / (η*t) = 24*10⁶ / (0,85*60) = 470 000 Вт или 470 кВт
Нуржан Мухаметсадыкулы
Нуржан Мухаметсадыкулы
73 229
Лучший ответ
Посчитаем сначала кинетическую энергию потока воды:

m = ρV = 1000 кг/м3 × 220 м3/мин = 220000 кг/мин

E = 1/2mv^2 = 1/2 × 220000 кг/мин × (12 м/мин × 10 м/с2)^2 = 15 840 000 Дж/мин

Чтобы перевести в кВт, нужно разделить на 60 (для перевода минут в секунды) и на 1000:

P = E / (60 с/мин × 1000) = 264 кВт

Но так как эффективность турбины 85%, то мощность гидроэлектростанции:

P = 264 кВт × 0,85 = 224,4 кВт

Ответ: 224,4 кВт.
Николай Зайцев
Николай Зайцев
31 675
Мощность гидроэлектростанции можно вычислить по формуле:

P = ρghQη,

где P - мощность, ρ - плотность воды (мы будем считать её равной 1000 кг/м³), g - ускорение свободного падения (10 м/с²), h - высота падения воды (12 м), Q - расход воды (220 м³/мин = 3,67 м³/с), η - КПД турбины (0,85).

Переведем расход воды из объема за минуту в объем за секунду:

Q = 220 м³/мин * 1/60 мин/сек = 3,67 м³/с

Теперь можем подставить все значения в формулу и рассчитать мощность:

P = 1000 * 10 * 12 * 3,67 * 0,85 = 356 610 Вт

Ответ: мощность гидроэлектростанции составляет 356 610 Вт = 356,61 кВт.