Тепловые Явления — Задание 23 ЕГЭ по физике №00018119

Идея

Кипятильник — это просто «нагреватель»: он превращает электроэнергию в тепло с постоянной мощностью. А вся эта теплота идёт на две вещи: сначала разогреть воду от $10\,^\circ$С до кипения ($100\,^\circ$С), а потом часть воды (10 %) превратить в пар. Значит, план такой: найдём, сколько тепла нужно всего, найдём мощность кипятильника — и поделим одно на другое, чтобы получить время.

Шаг 1. Сколько теплоты нужно воде

Нагрев всей массы воды до кипения:

$$Q_1 = c m \Delta T = 4200 \cdot 0{,}8 \cdot (100 - 10) = 302400 \text{ Дж}.$$

Парообразование 10 % воды (это $m_{\text{пар}} = 0{,}1 \cdot 0{,}8 = 0{,}08$ кг):

$$Q_2 = L m_{\text{пар}} = 2{,}3 \cdot 10^6 \cdot 0{,}08 = 184000 \text{ Дж}.$$

Всего: $Q = Q_1 + Q_2 = 486400$ Дж.

Шаг 2. Мощность кипятильника и время

Мощность находим по напряжению и сопротивлению (закон Джоуля–Ленца):

$$P = \frac{U^2}{R} = \frac{220^2}{121} = 400 \text{ Вт}.$$

Раз потерь нет, вся мощность греет воду, поэтому $Q = P t$, откуда

$$t = \frac{Q}{P} = \frac{486400}{400} = 1216 \text{ с}.$$