Объясните по каким причинам кпд нагревателя меньше 100% как можно его увеличить

всегда есть потери на нагревание, трение. двигатель с кпд = 100% - это уже вечный двигатель, его пока нет. 

кпд можго увеличить уменьшению потерь тепла, а также уменьшению работы сил сопротивления.

кпд=1-qх/qн

кпд=1-tх/tн

1-tх/tн=1-qх/qн

tх/tн=qх/qн

тх=3тн

qн=tн*q1/tх=t*40000/3t=13333 дж

если 3 см это толщина пластины, то опускаем пластину в полную емкость с водой, взвешиваем или определяем объем (1 кг=1 л=1дм³=1000 см³)

полученный результат см³ делим на 3 см получаем площадь.