Дано:
Объем воды (V) = 0,45 л = 0,45 кг (так как плотность воды приблизительно равна 1 кг/л)
Температура начальная (T₁) = 30 °C = 303 K
Мощность нагревателя (P) = 1 кВт = 1000 Вт
КПД нагревателя (η) = 0,9
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/(кг • К)
Удельная теплота парообразования воды (L) = 2256 кДж/кг = 2256000 Дж/кг
Найти:
Время, через которое выкипит вся вода (t)
Решение:
Энергия, необходимая для нагревания воды до кипения:
Q₁ = mcΔT, где
m - масса воды,
c - удельная теплоемкость воды,
ΔT - изменение температуры.
Q₁ = 0,45 кг × 4200 Дж/(кг • К) × (100 °C - 30 °C) = 0,45 кг × 4200 Дж/(кг • К) × 70 К = 132300 Дж
Энергия, необходимая для испарения воды:
Q₂ = mL
Q₂ = 0,45 кг × 2256000 Дж/кг = 1015200 Дж
Общая энергия, необходимая для кипячения воды:
Q = Q₁ + Q₂ = 132300 Дж + 1015200 Дж = 1147500 Дж
Мощность нагревателя:
P = Q / t
t = Q / P
t = 1147500 Дж / 1000 Вт = 1147,5 с
Ответ:
Через приблизительно 1147,5 секунд или около 19 минут и 7,5 секунд выкипит вся вода.