Дано:
Объем воды: 0,8 л = 0,8 кг (так как плотность воды приблизительно 1 кг/л)
Начальная температура: 30 °C = 303 K
Мощность нагревателя: 1 кВт = 1000 Вт
КПД нагревателя: 0,8
Удельная теплоемкость воды: 4200 Дж/(кг·K)
Удельная теплота парообразования воды: 2256 кДж/кг = 2256000 Дж/кг
Найти:
Время, через которое выкипит вся вода.
Решение с расчетом:
Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагревания и испарения всей воды.
1. Количество теплоты для нагревания воды до точки кипения:
Q1 = m * c * ΔT
где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры
Q1 = 0,8 кг * 4200 Дж/(кг·K) * (100 - 30) K
Q1 = 0,8 * 4200 * 70
Q1 = 2352000 Дж
2. Количество теплоты для испарения воды:
Q2 = m * L
где L - удельная теплота парообразования
Q2 = 0,8 кг * 2256000 Дж/кг
Q2 = 1804800 Дж
Общее количество теплоты, необходимое для нагревания и испарения воды:
Q_total = Q1 + Q2
Q_total = 2352000 + 1804800
Q_total = 4156800 Дж
Теперь найдем время, через которое выкипит вся вода, используя мощность нагревателя и КПД:
Эффективная мощность нагревателя:
P_effective = P * η
P_effective = 1000 Вт * 0,8
P_effective = 800 Вт
Теперь найдем время, используя формулу:
t = Q_total / P_effective
t = 4156800 Дж / 800 Вт
t = 5196 секунд
Ответ:
Время, через которое выкипит вся вода, составляет 5196 секунд или примерно 86,6 минут.