Решение
Дано:
m = 2,2 кг
t₁ = 10 °C, t₂ = 100 °C → Δt = 90 °C
τ = 20 мин = 1200 с
I = 7 А
η = 0,45
c = 4200 Дж/(кг·°C)
Найти:
U
⠀
Решение:
Полезная теплота (нагрев воды до кипения):
$$Q_\text{пол} = cm\Delta t = 4200 \cdot 2{,}2 \cdot 90 = 831\,600 \text{ Дж}$$
КПД нагревателя:
$$\eta = \frac{Q_\text{пол}}{W_\text{эл}} = \frac{Q_\text{пол}}{UI\tau}$$
Откуда напряжение:
$$U = \frac{Q_\text{пол}}{\eta \cdot I \cdot \tau} = \frac{cm\Delta t}{\eta \cdot I \cdot \tau} = \frac{4200 \cdot 2{,}2 \cdot 90}{0{,}45 \cdot 7 \cdot 1200}$$
$$U = \frac{831\,600}{3780} = 220 \text{ В}$$
$$\boxed{U = 220 \text{ В}}$$