Question

Сопротивление спирали электрочайника, работающего от сети напряжением U = 220 В, составляет R = 20 Ом. Когда вода в чайнике закипела, вышел из строя автоматический выключатель. Определите массу воды т, которая испарится за время т = 1,5 мин, если КПД чайника = 80%. Удельная теплота парообразования воды L = 2,26-106 Дж потерями в окружающую среду можно пренебречь.

Answer 1

Дано:  
Напряжение питания U = 220 В  
Сопротивление спирали чайника R = 20 Ом  
Время работы t = 1.5 мин = 90 с  
КПД чайника η = 80% = 0.8  
Удельная теплота парообразования воды L = 2.26 * 10^6 Дж/кг  

Найти:  
Массу испарившейся воды m  

Решение:  
Сначала найдем мощность, выделяемую в виде тепла в спираль чайника:
P = U² / R = 220² / 20 = 2420 Вт

Затем найдем полезную мощность (то есть энергию, которая уходит на испарение воды):
P_useful = η * P = 0.8 * 2420 = 1936 Вт

Теперь можем найти количество теплоты, выделившееся за время t:
Q = P_useful * t = 1936 * 90 = 174240 Дж

Используя удельную теплоту парообразования, можно найти массу испарившейся воды:
m = Q / L = 174240 / 2.26 * 10^6 = 0.077 кг = 77 г

Ответ:  
Масса воды, которая испарится за время t = 1,5 мин при таких условиях, составит 77 грамм.