Определи КПД электрочайника, в котором при силе тока 5 А и напряжении 120 В нагрелось 720 г воды от 15 °С до 100 °С за 10 минут. (Ответ округли до десятых.)

Решение:

Чтобы найти КПД (коэффициент полезного действия) электрочайника, нужно рассчитать полезную работу (количество теплоты, пошедшее на нагревание воды) и полную работу (электрическую энергию, потреблённую чайником), а затем выразить их отношение в процентах.

1. Переведём данные в систему СИ:
   Масса воды \( m = 720 \text{ г} = 0.72 \text{ кг} \) (так как \( 1 \text{ г} = 0.001 \text{ кг} \))
   Время \( t = 10 \text{ минут} = 10 \times 60 \text{ секунд} = 600 \text{ с} \)
2. Рассчитаем количество теплоты, пошедшее на нагревание воды (полезная работа):
   Формула: \( Q = c × m × ΔT \), где \( c \) — удельная теплоёмкость воды (приблизительно \( 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}×°\text{С}}} \)).
   Изменение температуры \( ΔT = T_2 - T_1 = 100°\text{С} - 15°\text{С} = 85°\text{С} \).
   \[ Q = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}×°\text{С}}} × 0.72 \text{ кг} × 85°\text{С} = 257040 \text{ Дж} \]
3. Рассчитаем полную работу (потреблённую электроэнергию):
   Формула: \( A = P × t \), где \( P \) — мощность.
   Мощность \( P = U × I \), где \( U \) — напряжение, \( I \) — сила тока.
   \[ P = 120 \text{ В} × 5 \text{ А} = 600 \text{ Вт} \]
   Теперь найдём работу: \( A = 600 \text{ Вт} × 600 \text{ с} = 360000 \text{ Дж} \)
4. Рассчитаем КПД:
   Формула: \( η = \frac{Q}{A} × 100\% \)
   \[ η = \frac{257040 \text{ Дж}}{360000 \text{ Дж}} × 100\% × 0.714 × 100\% = 71.4\% \]

Ответ: 71.4 %.