Лед массой 2 кг, находящийся при температуре плавления, растапливают на электроплитке. В электроплитке две спирали сопротивлением 20 Ом каждая соединены последовательно и включены в сеть 220 В. Весь лед растаял за 12 мин. Определите КПД процесса.

Сопротивление плитки R равно сумме двух последовательно включенных сопротивлений по 20 Ом:

R = 40 Ом.

Эффективный ток через плитку:

I=U/R=220 В / 40 Ом = 5,5 А.

Мощность плитки: P = U*I = 220 В * 5,5 А = 1210 Вт.

Потреблено энергии плиткой:

W = P * t = 1210 Вт * (12 мин * 60 с/мин) = 1210 Вт * 720 с = 871200 Дж.

На плавление льда использовано количество тепла:

Q = L*m = 3,4*10^5 Дж/кг * 2 кг = 680000 Дж,

где L - удельная теплоемкость плавления льда.

КПД равен отношению количества тепла, израсходованного на плавление льда, ко всей затраченной энергии:

K = (Q / W) * 100 % = (680000 Дж / 871200 Дж) * 100% = 78 %.

Ответ: 78 %