Задание OGEPHYS6DA9DE: Нагревание и охлаждение тел. Количество теплоты. Удельная теплоёмкость:

Начальная масса воды m = 750 г = 0,75 кг, начальная температура 20 °C. Через τ = 20 мин = 1200 с выкипело m_п = 50 г = 0,05 кг. Сначала нужно нагреть всю воду до 100 °C, затем испарить указанную её часть. Берём c_в = 4200 Дж·кг⁻¹·°C⁻¹, L = 2300000 Дж·кг⁻¹.
Полезная энергия:
Q_пол = c_в · m(100 °C − 20 °C) + Lm_п.
Q_пол = 4200 · 0,75 · 80 Дж + 2300000 · 0,05 Дж = 367000 Дж.
Затраченная электрическая энергия по закону Джоуля—Ленца:
A = I²Rτ.
A = (4 А)² · 30 Ом · 1200 с = 576000 Дж.
КПД — отношение полезной энергии к затраченной:
η = Q_полA.
η = 367000576000 ≈ 0,637 = 63,7%.
Проверка: ηA возвращает 367000 Дж полезной теплоты; оставшиеся 209000 Дж относятся к неполезным затратам. Результат меньше 100%. Если учесть только нагрев до кипения, получится заниженный КПД: энергия на выкипевшие 50 г входит в полезный результат. Ответ: примерно 64%.