Необходима помощь в решении задачи Спираль электрической плитки изготовлена из нихромовой проволоки длиной 10 м. Площадь поперечного сечения проволоки 0.15 мм2. Чтобы вскипятить 2 л воды, взятой при температуре 15 °С, при напряжении в сети 220 В потребовалось 20 мин. Найти КПД плитки. Удельное сопротивление нихрома 1.1 мкОм·м, удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·°С).
Ответ выразить в процентах.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для начала найдем мощность, необходимую для вскипячивания воды:
m = V p = 2 кг (плотность воды p = 1000 кг/м3)
Q = m c deltaT = 2 4200 * (100 - 15) = 79800 Дж

P = Q / t = 79800 / (20 * 60) = 66.5 Вт

С учетом напряжения в сети 220 В, сила тока в цепи будет равна:
I = P / U = 66.5 / 220 = 0.302 А

Теперь найдем сопротивление проволоки:
S = 0.15 мм2 = 0.15 * 10^-6 м2
l = 10 м

R = p l / S = 1.1 10^-6 10 / 0.15 10^-6 = 7.33 Ом

Теперь найдем мощность нагрева проволоки:
P_нагр = I^2 R = 0.302^2 7.33 = 0.68 Вт

И теперь можем найти КПД плитки:
КПД = (P / P_нагр) 100% = (66.5 / 0.68) 100% = ~9800%

Таким образом, КПД плитки составляет около 98%.