Решение: Доля энергии на нагрев воды
Электрический нагреватель за 6 мин доводит до кипения 1 кг воды, начальная температура которой составляла $20\,^{\circ}\mathrm{C}$. Сила тока в спирали нагревателя равна 7 А, напряжение в сети равно 220 В. Какая часть потребляемой нагревателем энергии расходуется на нагревание воды?
Решение по шагам
5 шаговВода нагревается от начальной температуры $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ до температуры кипения $100\,^{\circ}\mathrm{C}$. Изменение температуры равно:
$$\Delta t = 100 - 20 = 80\,^{\circ}\mathrm{C}$$Количество теплоты, полученное водой, вычисляется по формуле удельной теплоёмкости:
$$Q = cm\Delta t = 4200 \cdot 1 \cdot 80 = 336000\,\mathrm{Дж}$$Время работы нагревателя переведём в секунды:
$$t = 6\cdot 60 = 360\,\mathrm{с}$$Потреблённая нагревателем электрическая энергия равна работе электрического тока:
$$A = UIt = 220 \cdot 7 \cdot 360 = 554400\,\mathrm{Дж}$$Искомая часть потреблённой энергии определяется отношением энергии, пошедшей на нагревание воды, к общей потреблённой энергии:
$$\eta = \frac{Q}{A} = \frac{336000}{554400} \approx 0{,}61$$На нагревание воды расходуется примерно $0{,}61$ потреблённой энергии, или около $61\%$.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не переводят время из минут в секунды.
Используют разность температур $20\,^{\circ}\mathrm{C}$ вместо $80\,^{\circ}\mathrm{C}$.
Делят потреблённую энергию на количество теплоты вместо обратного отношения.
Учитывают нагревание самого нагревателя, хотя в условии требуется найти долю энергии, переданную воде.