яку кількість теплоти передасть кімнаті цегляна піч масою 1,5т, остигнувши від 80°С до 15°С

На самом деле эту задачу можно решать с разной степенью точности, и получать разные оценки, ввиду того, что при сопротивлении воздуха мяч летит не по параболе, а по непонятной сложной траектории.

Но мы будем предполагать сопротивление малым и предложим следующую качественную оценку. Известно, что без сопротивления воздуха дальность полета тела, запущенного под углом к горизонту составляет

Отсюда мы можем выразить некий "квадрат эффективной скорости", который будет меньше, чем (30м/c)^2 из-за потерь. Именно с такой скоростью надо бросать мяч под углом 60 к горизонту, чтобы он пролетел расстояние L. Поэтому мы будем утверждать следующее

Примерно 46.6 джоуля. Но это довольно-таки грубая (зато простая) оценка

Дано:

P = 2 кВт

t = 5 мин.

t°1 = 10 °C

t°2 = 30 °C

c = 4200 кг*°C

р = 1000 кг/м3

Найти:

n = ?

КПД нагревателя равно процентному отношению полезной работы нагревателя к затраченной им работе, т.е.:

n = A полезная / А затраченная * 100%

Полезная работа - это количество теплоты, которое нужно для нагрева 1-го литра воды на 20 °C:

dt° = 30 - 10 = 20 °C

1 литр = 0,001 м3

m = p*V = 1000 * 0,001 = 1 кг

А полезная = Q = c*m*dt° = 4200 * 1 * 20 = 84000 Дж

Затраченная нагревателем работа равна количеству теплоты, которое выделил нагреватель, то есть, она равна работе электрического тока:

5 мин. = 60 * 5 = 300 с

2 кВт = 2000 Вт

А затраченная = Q = P*t = 2000 * 300 = 600000 Дж

Остаётся только подставить найденные значения в главную формулу:

n = A полезная / А затраченная * 100% = 84000 / 600000 * 100% = 14%

ответ: КПД нагревателя равен 14%.