Электрический нагреватель работает от сети с напряжением U = 120 В при силе тока I = 5 А и за время t = 20 мин нагревает m = 1,5 кг воды от t1 = 16 "С до t2 = 100 °С. Определить КПД нагревателя.

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%.