Для расчета КПД чайника, сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания воды от 0 градусов до кипения.

Согласно уравнению теплопередачи Q = mcΔT, где
Q - количество теплоты,
m - масса воды (кг),
c - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/кг*°C),
ΔT - изменение температуры.

ΔT = 100 градусов - 0 градусов = 100°C

Q = 0.4 кг 4186 Дж/кг°C * 100°C = 167440 Дж

Теперь найдем время, за которое чайник нагреет воду до кипения.

Мощность чайника P = 1000 Вт = 1000 Дж/с

Q = Pt, где
t - время (с)

t = Q / P = 167440 Дж / 1000 Дж/с = 167.44 сек

Теперь определим полезную работу чайника - это количество теплоты, которое ему удалось передать воде.

Wполезная = Q = 167440 Дж

КПД чайника можно определить по формуле:

КПД = (Wполезная / Wзатраченная) * 100%, где
Wполезная - полезная работа чайника,
Wзатраченная - работа, затраченная на нагрев воды.

Wзатраченная = m c ΔT = 0.4 кг 4186 Дж/кг°C * 100°C = 167440 Дж

КПД = (167440 Дж / 167440 Дж) * 100% = 100%

Таким образом, КПД чайника составляет 100%.