Придумать и решить задачу по физике, связанную с жизненной ситуацией, используя тему теплообмена и КПД.

Задача: Чайник с водой массой 1 кг нагревается от температуры 20 °C до температуры кипения (100 °C) с использованием электрического нагревателя мощностью 2 кВт. Нагреватель работает в течение 4 минут. Определить КПД нагревателя, если теплоёмкость воды принять равной 4200 Дж/(кг·°C). Решение: 1. Вычислим количество теплоты, необходимое для нагрева воды: \[ Q = c \cdot m \cdot \Delta T \] где \( c = 4200 \ Дж/(кг\cdot\degree C) \), \( m = 1 \ кг \), \( \Delta T = 100 - 20 = 80 \ \degree C \). \[ Q = 4200 \cdot 1 \cdot 80 = 336000 \ Дж \]. 2. Вычислим энергию, потреблённую нагревателем: \[ W = P \cdot t \] где \( P = 2000 \ Вт = 2000 \ Дж/с \), \( t = 4 \ мин = 240 \ с \). \[ W = 2000 \cdot 240 = 480000 \ Дж \]. 3. Найдём КПД нагревателя: \[ \eta = \frac{Q}{W} \cdot 100\% \]. \[ \eta = \frac{336000}{480000} \cdot 100\% \approx 70\% \]. Ответ: КПД нагревателя составляет 70%.