Задачку решить, физика

Нам дана электрическая плитка, на которой происходят три процесса:
* Нагрев льда от -30°C до 0°C.
* Плавление льда при 0°C.
* Нагрев воды от 0°C до 100°C и частичное ее испарение.
Требуется найти КПД плитки.
Данные задачи:
* Мощность плитки P = 1423 Вт
* Масса льда m = 889 г = 0.889 кг
* Начальная температура льда t₁ = -30°C
* Конечная температура воды t₂ = 100°C
* Масса испарившейся воды m₁ = 22 г = 0.022 кг
* Время нагревания t = 47 мин = 47 * 60 с = 2820 с
* Удельная теплота плавления льда λ = 330000 Дж/кг
* Удельная теплота парообразования воды L = 2260000 Дж/кг
* Удельная теплоемкость льда c₁ = 2100 Дж/кг·°C
* Удельная теплоемкость воды c₂ = 4200 Дж/кг·°C
Решение
1. Найдем количество теплоты, затраченной на нагрев льда, его плавление и нагрев воды до кипения, а также на испарение части воды.
* Количество теплоты, затраченное на нагрев льда: Q₁ = c₁m(0 - t₁)
* Количество теплоты, затраченное на плавление льда: Q₂ = λm
* Количество теплоты, затраченное на нагрев воды до кипения: Q₃ = c₂m(t₂ - 0)
* Количество теплоты, затраченное на испарение части воды: Q₄ = Lm₁
2. Найдем полное количество теплоты, сообщенное воде:
Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ + Q₄
3. Найдем количество теплоты, полученное от плитки:
Q' = Pt
4. Найдем КПД плитки:
КПД = Q/Q'
Расчеты
Подставим все значения в формулы и произведем расчеты:
Q₁ = 2100 * 0.889 * (0 - (-30)) = 56019 Дж
Q₂ = 330000 * 0.889 = 294630 Дж
Q₃ = 4200 * 0.889 * 100 = 373580 Дж
Q₄ = 2260000 * 0.022 = 49720 Дж
Q = 56019 + 294630 + 373580 + 49720 = 773949 Дж
Q' = 1423 * 2820 = 4015260 Дж
КПД = 773949 / 4015260 ≈ 0.1927
Ответ:
КПД плитки составляет примерно 19.27%.
Таким образом, только около 19% электрической энергии, потребляемой плиткой, идет на нагрев и испарение воды. Остальная энергия рассеивается в виде тепла в окружающую среду.