Ответ:
Дано:
U = 120 Вольт — напряжение электрической сети;
I = 5 Ампер — сила тока в электрической сети;
t = 20 минут = 1200 секунд — время, в течении которого работает нагреватель;
m = 1,5 килограмм — массы воды;
t1 = 16° по шкале Цельсия — начальная температура воды;
t2 = 100° по шкале Цельсия — конечная температура воды.
Требуется определить n (%) — коэффициент полезного действия нагревателя.
Определим мощность нагревателя:
W = U * I = 5 * 120 = 600 Ватт.
Определим количество теплоты, которые выделит нагреватель за время t:
Q1 = W * t = 600 * 1200 = 720000 Джоулей.
Определим количество теплоты, затраченное на нагрев воды:
Q2 = c * m * (t2 — t1), где c = 4200 Дж/(кг*С) — удельная теплоемкость воды.
Q2 = 4200 * 1,5 * (100 — 16) = 4200 * 1,5 * 84 = 529200 Джоулей.
Тогда, КПД будет равен:
n = Q2 / Q1 = 529200 / 720000 = 0,74 или 74%.
Ответ: КПД нагревателя равен 74%.