Электрические… — Задание 5 Физика 8 Класс №00049574

Представь чайник как кассу: ток приносит в него джоули, а вода забирает только часть. Посчитаем, сколько принесено и сколько дошло до воды. Отношение этих чисел и будет КПД.

Вопрос 1. Мощность — это работа за секунду: один ватт — это один джоуль в секунду. Поэтому $15$ минут переводим в секунды:

$$t=15\cdot60=900\text{ с}$$

Работа тока за это время:

$$A=Pt=800\cdot900=720\,000\text{ Дж}=720\text{ кДж}$$

Вопрос 2. Сначала масса. Литр — это тысячная доля кубометра, поэтому $1{,}5\text{ л}=0{,}0015\text{ м}^3$:

$$m=\rho V=1000\cdot0{,}0015=1{,}5\text{ кг}$$

Вода закипает при $100\ {}^\circ\text{С}$. Этого числа нет в условии, его мы знаем сами. Значит, нагрев такой:

$$\Delta t=100-20=80\ {}^\circ\text{С}$$

Теплота на нагрев:

$$Q=cm\Delta t=4200\cdot1{,}5\cdot80=504\,000\text{ Дж}=504\text{ кДж}$$

Спрашивают только о том, чтобы вода закипела, поэтому теплоту на превращение воды в пар не считаем.

Вопрос 3. КПД показывает, какая доля затраченной работы стала полезной. Полезное здесь — теплота воды, затраченное — работа тока:

$$\eta=\dfrac{Q}{A}\cdot100\%=\dfrac{504}{720}\cdot100\%=70\%$$

Проверим себя: оставшиеся $720-504=216$ кДж ушли на нагрев самого чайника и воздуха вокруг него. Работа больше теплоты, поэтому КПД меньше $100\%$, как и должно быть.