699. Спираль электроплитки сопротивлением 80(Ом) работает под напряжением 220В. Каков КПД нагревательного устройства, если 1 л воды, взятой при температуре 20С, закипает через 12 мин? (Удельная теплоемкость воды с = 4200 Дж/(кг*°C))

Дано: (R = 80 Ом) (сопротивление спирали) (U = 220 В) (напряжение) (V = 1 л = 0.001 м^3) (объем воды) (T_1 = 20 °C) (начальная температура воды) (T_2 = 100 °C) (конечная температура воды, кипение) (t = 12 мин = 720 с) (время нагрева) (c = 4200 Дж/(кг \cdot °C)) (удельная теплоемкость воды) Необходимо найти КПД ((\eta)) нагревательного устройства. 1. Определение массы воды: Плотность воды примерно (1000 кг/м^3). Следовательно, масса воды (m): (m = \rho V = 1000 кг/м^3 \cdot 0.001 м^3 = 1 кг) 2. Определение полезной теплоты (Q_{полезное}), необходимой для нагрева воды: (Q_{полезное} = mc(T_2 - T_1) = 1 кг \cdot 4200 Дж/(кг \cdot °C) \cdot (100 °C - 20 °C) = 4200 \cdot 80 = 336000 Дж) 3. Определение затраченной энергии (Q_{затраченное}) (энергии, потребленной спиралью плитки): Мощность, потребляемая спиралью: (P = \frac{U^2}{R} = \frac{220^2}{80} = \frac{48400}{80} = 605 Вт) Затраченная энергия за 12 минут: (Q_{затраченное} = Pt = 605 Вт \cdot 720 с = 435600 Дж) 4. Определение КПД: (\eta = \frac{Q_{полезное}}{Q_{затраченное}} \cdot 100\% = \frac{336000}{435600} \cdot 100\% \approx 77.14\%) Ответ: КПД нагревательного устройства составляет приблизительно 77.14%.