Сила тока в нагревательном элементе 8 А, напряжение на его зажимах 220В. Найти КПД электрического чайника, в котором 2 л воды нагрелось за 10 минут от 20°С до кипения. Найти…

Для решения данной задачи нам необходимо найти коэффициент полезного действия (КПД) электрического чайника. КПД - это отношение полезно потраченной энергии к затраченной энергии.

Сначала найдем полезную мощность, потребляемую чайником. Для этого воспользуемся формулой: \(P = UI\), где \(P\) - мощность, \(U\) - напряжение (220В) и \(I\) - сила тока (8А). Таким образом, \(P = 220 В \times 8 А = 1760 Вт\), то есть чайник потребляет 1760 Вт электроэнергии.

Затем определяем затраченную энергию для нагревания воды. Общее количество теплоты для нагревания 2 литров воды с 20°C до кипения (100°C) можно найти по формуле: \(Q = mc\Delta T\), где \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоемкость воды, \(ΔT\) - изменение температуры.

Удельная теплоемкость воды \(c = 4200 Дж/кг \cdot °C\), масса воды \(m = 2 кг\), изменение температуры \(ΔT = 100°C - 20°C = 80°C\). Таким образом, \(Q = 2 кг \times 4200 Дж/кг \cdot °C \times 80°C = 672000 Дж = 672 кДж\).

Электрическая энергия измеряется в кВт∙ч, поэтому переведем энергию из килоджоулей в кВт∙ч: 672 кДж = 0.186 кВт∙ч (поскольку 1 кДж = 0.0002778 кВт∙ч).

Наконец, найдем стоимость израсходованной электроэнергии. При тарифе 2 рубля за 1 кВт∙ч, стоимость энергии будет 0.372 рубля (0.186 кВт∙ч * 2 рубля).

Теперь можем вычислить КПД электрического чайника, сравнивая полезную мощность (1760 Вт) с затраченной энергией (186 Вт).

КПД = (полезная мощность / затраченная энергия) * 100% = (1760 Вт / 186 Вт) * 100% = 947%.

Таким образом, коэффициент полезного действия электрического чайника составляет 94.7%.