9. Каков КПД нагревателя, если он за 2 минуты плавит 20 г льда, взятого при температуре плавления? Сила тока в цепи 2 А, напряжение 220 В. Удельная теплота плавления льда 340000 Дж/кг

Дано:

• Время: t = 2 минуты = 120 секунд
• Масса льда: m = 20 г = 0.02 кг
• Сила тока: I = 2 А
• Напряжение: U = 220 В
• Удельная теплота плавления льда: λ = 340000 Дж/кг

Найти: КПД нагревателя η

Решение:

КПД (коэффициент полезного действия) рассчитывается как отношение полезной работы (или энергии) к полной работе (или энергии), умноженное на 100%:

η = (Полезная работа / Полная работа) * 100%

1. Полезная работа (энергия), пошедшая на плавление льда:

   W_пол = λ * m

   W_пол = 340000 Дж/кг * 0.02 кг

   W_пол = 6800 Дж

2. Полная работа (энергия), потребленная нагревателем:

   Работа электрического тока рассчитывается по формуле:

   W_полн = U * I * t

   W_полн = 220 В * 2 А * 120 с

   W_полн = 440 * 120

   W_полн = 52800 Дж

3. Расчет КПД:

   η = (W_пол / W_полн) * 100%

   η = (6800 Дж / 52800 Дж) * 100%

   η ≈ 0.1288 * 100%

   η ≈ 12.88%

Ответ: КПД нагревателя составляет примерно 12.88%.