-Matemáticas en el hervidor eléctrico
Resumen
En el proceso de aprender matemáticas, descubrí un fenómeno interesante: en la vida, las matemáticas están en todas partes . Ya sea en casa o en la escuela, ya sean electrodomésticos o mesas y sillas escolares, siempre que observe y piense detenidamente, encontrará que todos contienen problemas matemáticos. Incluso si se cae una caja de cerillas, puedes descubrir que está relacionada con el famoso teorema matemático: el teorema de Pitágoras, por lo que existe otra solución al teorema de Pitágoras.
Hervidor eléctrico; uso de energía
En el frío invierno, a la gente siempre le gusta beber agua caliente, que no sólo es cálida, sino que también es buena para la salud. Por lo tanto, en la oficina, a menudo podemos ver esta escena: una persona llega a la oficina, pone una pequeña olla de agua en el hervidor de agua caliente, la hierve, la vierte en su propia taza y se pone a trabajar. Luego, otra persona vino a la oficina y puso una olla pequeña con agua en la olla caliente como la primera persona.
Esto me hace pensar: ¿es más eficiente energéticamente hervir una olla de agua de una vez o hervirla dos veces? Entonces, comencé la siguiente investigación:
Primero, utilicé un hervidor eléctrico marcado "220 V ~ 13A 50Hz" para hervir diferentes cantidades de agua varias veces (la capacidad máxima del hervidor eléctrico es 1,8 litros, la capacidad mínima Capacidad 0.2L), tiempo récord. Los resultados son los siguientes:
① ② ③ ④ ⑤
Volumen de agua (litros) 1,8 1,4 1,00 2
Tardó 8 minutos, 30 . segundos, 5 minutos y 45 segundos 4 minutos, 56 segundos, 3 minutos, 53 segundos, 2 minutos y 55 segundos.
Solución: ∫U = 220v
I=13A
∴P=UI=220U×13A=2860W
① T = 8 minutos y 30 segundos = 510 segundos
w = Pt = 2860 w×510s = 1458600j
② T = 5 minutos y 45 segundos = 345 segundos
Foto A esta velocidad, si quieres hervir 1,8L de agua, tardarás 3105/7 segundos.
w = Pt = 2860 w×3105/7≈1268614.3j
③ T = 4 minutos y 56 segundos = 296 segundos
A esta velocidad, hervir 1,8 litros de agua tardan 532,8 segundos.
w = Pt = 2860 w×532.8 = 1523808j
④ T = 3 minutos y 53 segundos = 233 segundos
A esta velocidad, hierve 1,8 litros de agua. tarda 699 segundos.
w = Pt = 2860 w×699 = 1999140j
⑤ t = 2 minutos y 55 segundos = 175 segundos
A esta velocidad, si quieres cocine 1,8 litros de agua, se necesitan 1575 segundos.
W=Pt=2860W×1575=4504500J
∫4504500j > 1999140j > 1523808j > 1268614.3j > 1458600j
Hervir una olla con agua a la vez para ahorrar energía.
Llegué a una conclusión: cuanto más agua se hierve a la vez, mayor es la tasa de utilización de energía.
Para ahorrar energía y reducir emisiones, no podemos hervir agua de una vez para ahorrar electricidad como la gente de la oficina mencionada anteriormente. Si todos pueden hacer esto, el efecto de ahorro de energía será asombroso. Tomemos como ejemplo a Wenzhou:
Wenzhou tiene alrededor de 7 millones de habitantes, y cada tres personas en Wenzhou pueden considerarse una familia. Cada hogar cuenta con un hervidor eléctrico (capacidad máxima 1,8 L), que requiere 1 hervidor de agua por día, lo que equivale a 0,6 L de agua por persona por día. Si quemas 1,8 litros de agua a la vez en lugar de 0,6 litros de agua cada vez, el ahorro de electricidad se puede calcular de la siguiente manera:
Consumo de energía para tres combustión: t=3 minutos y 53 segundos × 3 =699 Segundo.
w = Pt = 2860 w×699 = 1999140j
Consumo de energía para un hervor: t = 8 minutos y 30 segundos = 510 segundos.
w = Pt = 2860 w×510s = 1458600j
La electricidad ahorrada por una familia en un día: 1999140j-1458600j = 540540j.
1 * * *Familia: 7 millones÷3≈2333333.
Ahorro de energía para todos los hogares en un día: 2333333×540540 = 1261259819820j.
Hay alrededor de 7 millones de personas en Wenzhou, y cada 9 personas puede considerarse una oficina. Cada oficina cuenta con un hervidor eléctrico (capacidad máxima 1,8L), el cual requiere 3 botellas de agua por día, equivalente a 0,6L de agua por persona por día. Si quemas 65.438 0,8 litros de agua a la vez en lugar de 0,6 litros de agua a la vez, el ahorro de electricidad se puede calcular de la siguiente manera:
Cada persona hierve agua por sí misma: t=3 minutos y 53 segundos × 9 = 2097 segundos.
W=Pt=2860W×2097=5997420J
El consumo de energía al quemar tres ollas es: t=8 minutos y 30 segundos×3=1530 segundos.
w = Pt = 2860 w×1530s = 4375800j
La electricidad ahorrada por una oficina en un día: 5997420j-4375800j = 1621620j.
Yo * * *tengo una oficina: 7 millones ÷ 9 ≈ 777778.
Un día de ahorro de energía para todas las oficinas: 777778×1621620 = 1261260360360j.
Si solo contamos los hervidores eléctricos de oficinas y hogares, puedes ahorrar electricidad en Wenzhou en un día:
1261260360360 1259819820 = 252252018018065438≈700700 kilovatios hora = 700700 grados.
En un año, Wenzhou puede ahorrar electricidad: 700.700×365 = 255.755.500 grados.
Pero pronto descubrí un nuevo problema: si se hierve demasiada agua a la vez, el agua se enfriará después de dejarla durante mucho tiempo. Para una oficina sin termo, el agua enfriada equivale a no hervir, por lo que no solo es un desperdicio de electricidad, sino también un desperdicio de electricidad. Entonces comencé a investigar el tema de la refrigeración por agua.
Hervo 1,8L de agua y registro la temperatura cada dos minutos. Los resultados son los siguientes:
Tiempo (minutos) 0 2 4 6
Temperatura (℃) 100 81 75 70
Tiempo (minutos) 8 10 12 14
p>Temperatura (℃) 66 62 59 57
Tiempo (minutos) 16 18 20 22
Temperatura (℃) 54 565 438 0 49 47
Tiempo (minutos) 24 26 28 30
Temperatura (℃) 45 44 42 40
Después de experimentar con agua a varias temperaturas, descubrí que Es mejor beber agua a 75 ℃. Tiene un sabor muy caliente y hirviendo, por lo que puedes beberla sin demasiado calor. Se le puede llamar agua caliente, mientras que el agua a 54°C tiene un sabor cálido y se le puede llamar agua tibia. Para satisfacer las necesidades de las personas en invierno, llamamos agua fría al agua por debajo de 54 ° C, por lo que 1,8 litros de agua hierven 65438.
Descubrí que 1,8 litros de agua son suficientes para tres personas.
Se ha observado que sólo unas pocas personas llegan a la oficina media hora antes de la hora de trabajo, y la mayoría llega a la oficina unos diez minutos antes de la hora de trabajo.
Entonces, podemos sacar esta conclusión:
Las personas que llegan a la oficina media hora antes de la hora de trabajar (unas 1 o 2 personas) pueden hervir agua suficiente para su propio consumo; Las personas que vienen a la oficina en diez minutos (alrededor de 7-8 personas) pueden hervir tanta agua a la vez como un hervidor eléctrico puede hervir a la vez.
Debido a que ahora es el período pico cuando la gente viene a la oficina, puedes beber el agua restante antes de que se enfríe. De esta forma, el ahorro de electricidad se puede calcular de la siguiente manera:
Cada persona sólo quema su propio consumo de agua: t=3 minutos y 53 segundos × 9 = 2097 segundos.
W=Pt=2860W×2097=5997420J
Consumo razonable de agua: t=3 minutos y 53 segundos × 3 8 minutos y 30 segundos × 2 = 1719 segundos.
w = Pt = 2860 w×1719 = 4916340j
Ahorro de energía durante el día: 5997420j-4916340j = 1081080j.
Aunque comparado con el original, el ahorro de electricidad es menor: 1621620j-1081080j = 540540j.
Sin embargo, hay dos trozos de 0,6 litros de agua. Debido a que la temperatura ha bajado, no es necesario recalentarlos, lo que supone un desperdicio de electricidad:
T=3 minutos y. 53 segundos × 2=466 segundos
W=Pt=2860W×466=1332760J
Así que esto no sólo ahorra energía, sino que también ahorra más energía durante todo el día: 1332760J-540540J = 79220J.
Resumen: Al estudiar el problema de los hervidores eléctricos, no solo debemos considerar el consumo de energía del agua hirviendo, sino también la cuestión del enfriamiento del agua. Por supuesto, para aplicaciones prácticas, es más importante realizar un análisis específico basado en la situación real. Para ahorrar energía limitada y hacer un mejor uso de ella, debemos aprender a utilizar nuestro conocimiento matemático para analizar problemas de la vida, integrar las matemáticas en nuestras vidas y hacer mayores contribuciones para nosotros.