Verified answer

Ответ:

Коэффициент полезного действия чайника примерно равен 56%.

Объяснение:

Дано:

N = 800 Вт

V = 1,5 л = 0,0015 м³

c = 4200 Дж/кг°C

ρ = 1000 кг/м³

t₀ = 15 °C

t₁ = 100 °C

t = 20 мин = 20 * 60 сек = 1200 с

Найти: η

Решение:

Коэффициент полезного действия равен отношению полезной работе к затраченной:
η = А(п) / A(з)

В данном случае полезная работа чайника равняется количеству теплоты, требующемуся для нагревания воды до кипения:
A(п) = cm(t₁ - t₀)

Так как масса нам неизвестна, используем формулу для нахождения массы из произведения объёма на плотность:

m = ρV

Теперь формула полезной работы имеет следующий вид:

A(п) = cρV(t₁ - t₀)

Формула для нахождения затраченной работы равняется произведению мощности чайника на время:

A(з) = N * t

Имеем окончательную формулу для нахождения КПД:
η = ( cρV(t₁ - t₀) ) / ( N * t )

Проверяем единицы вычисления формулы:

η = ( Дж/кг°C * кг/м³ * м³ * °C ) / ( Вт * с ) = Дж / Дж = 1 = %

Находим КПД, подставив значения из условия:

Ответ: η = 55,8%.