Электрический нагреватель за 10 мин доводит до кипения 2 кг воды, начальная температура которой 25 °С. Сила тока в нагревателе 7 А, напряжение в сети 220 В. Какая часть потребляемой энергии расходуется не на нагревание воды?

Решение:

• 1. Расчет количества теплоты, необходимого для нагревания воды:
• Масса воды \( m = 2 \text{ кг} \).
• Начальная температура \( t_1 = 25°\text{С} \).
• Температура кипения \( t_2 = 100°\text{С} \).
• Удельная теплоемкость воды \( c = 4200 \text{ Дж/(кг} hinspace imes hinspace °\text{С)} \).
• Количество теплоты \( Q = c hinspace imes hinspace m hinspace imes hinspace (t_2 - t_1) \).
• \( Q = 4200 \text{ Дж/(кг} hinspace imes hinspace °\text{С)} hinspace imes hinspace 2 \text{ кг} hinspace imes hinspace (100°\text{С} - 25°\text{С}) \).
• \( Q = 4200 hinspace imes hinspace 2 hinspace imes hinspace 75 = 630000 \text{ Дж} \).
• 2. Расчет полной потребленной электрической энергии:
• Время нагрева \( t = 10 \text{ мин} = 10 hinspace imes hinspace 60 \text{ с} = 600 \text{ с} \).
• Сила тока \( I = 7 \text{ А} \).
• Напряжение \( U = 220 \text{ В} \).
• Полная электрическая энергия \( E = U hinspace imes hinspace I hinspace imes hinspace t \).
• \( E = 220 \text{ В} hinspace imes hinspace 7 \text{ А} hinspace imes hinspace 600 \text{ с} = 924000 \text{ Дж} \).
• 3. Расчет части энергии, не идущей на нагревание воды:
• Неизрасходованная энергия \( E_{неэфф} = E - Q \).
• \( E_{неэфф} = 924000 \text{ Дж} - 630000 \text{ Дж} = 294000 \text{ Дж} \).
• 4. Расчет доли (процента) неизрасходованной энергии:
• Доля \( ext{часть} = rac{E_{неэфф}}{E} \).
• \( ext{часть} = rac{294000 \text{ Дж}}{924000 \text{ Дж}} hinspace ext{≈} hinspace 0.318 \).
• В процентах: \( 0.318 hinspace imes hinspace 100\% hinspace ext{≈} hinspace 31.8\% \).

Ответ: Приблизительно 0.318 (или 31.8%) потребляемой энергии расходуется не на нагревание воды.