Soru:
2400 Watt gücündeki bir elektrikli su ısıtıcısı, 2 kg suyun sıcaklığını 20°C'den 80°C'ye 140 saniyede getiriyor. Bu ısıtıcının verimi yüzde kaçtır? (csu = 4200 J/kg°C)
Çözüm:
💡 Verim, faydalı enerjinin harcanan toplam enerjiye oranıdır. Önce bu iki enerjiyi bulmalıyız.
- ➡️ 1. Adım: Harcanan Toplam Enerjiyi (Etoplam) Hesaplama
Cihazın gücü 2400 W, çalışma süresi 140 s.
Etoplam = Güç (P) * Zaman (t) = 2400 W * 140 s = 336.000 J
- ➡️ 2. Adım: Faydalı Enerjiyi (Efaydalı) Hesaplama
Faydalı enerji, suyu ısıtmak için harcanan enerjidir.
Efaydalı = m * c * ΔT = 2 kg * 4200 J/kg°C * (80°C - 20°C)
Efaydalı = 2 * 4200 * 60 = 504.000 J? Dur bir saniye! Bu sayı toplam enerjiden (336.000 J) büyük olamaz. Hemen kontrol edelim: 2 * 4200 = 8400, 8400 * 60 = 504.000 J. Bu bir hata değil, hesaplama doğru. Demek ki cihazın verimi %100'ün üzerinde, bu da imkansız! Problemi tekrar inceleyelim. Isıtıcının gücü 2400 W değil mi? Etoplam = 2400 W * 140 s = 336.000 J. Efaydalı = 504.000 J. Bu durumda Efaydalı > Etoplam. Bu imkansızdır. Demek ki soruda bir yanlışlık var. Varsayalım ki Efaydalı = 336.000 J ve Etoplam = 504.000 J olmalıydı. O halde doğru hesaplama:
Efaydalı (Suyu ısıtmak için gerekli enerji) = m * c * ΔT = 2 * 4200 * 60 = 504.000 J
Etoplam (Cihazın harcadığı enerji) = P * t = 2400 W * 140 s = 336.000 J
Görüldüğü gibi Efaydalı > Etoplam. Bu fiziksel olarak mümkün değildir. Soruyu "2400 W gücündeki bir ısıtıcı, 2 kg suyu 20°C'den 80°C'ye ısıtmak için 210 saniye çalışıyor" şeklinde düzeltelim ve öyle hesaplayalım.
Etoplam = 2400 W * 210 s = 504.000 J
Efaydalı = 504.000 J (Yukarıdaki hesapla aynı)
- ➡️ 3. Adım: Verimi Hesaplama
Verim (η) = (Efaydalı / Etoplam) * 100%
η = (504.000 J / 504.000 J) * 100% = %100
✅ Sonuç: Isıtıcının verimi %100'dür. (Not: Pratikte verim her zaman %100'den küçüktür, bu ideal bir durumdur.)
