Термодинамика +… — Задание 22 ОГЭ по физике №00018269

Идея

«Полностью выкипит» — воду сначала доводят от 20 °С до 100 °С, а затем всю превращают в пар. До воды доходит лишь полезная часть энергии (КПД 60 %). Найдём, сколько тепла нужно воде, разделим на КПД (получим полную энергию) и поделим на мощность — выйдет время.

Решение

Мощность чайника: $P=\dfrac{U^2}{R}=\dfrac{220^2}{12{,}1}=4000$ Вт.

Полезное тепло (нагрев + испарение), $c=4200$, $L=2{,}3\cdot10^6$, $\Delta T=80$ °С: $Q_{\text{пол}}=m(c\Delta T + L)=0{,}6\,(4200\cdot 80 + 2{,}3\cdot10^6)=0{,}6\cdot 2\,636\,000 = 1\,581\,600$ Дж.

Полная энергия: $A=\dfrac{Q_{\text{пол}}}{\eta}=\dfrac{1\,581\,600}{0{,}6}=2\,636\,000$ Дж.

Время: $t=\dfrac{A}{P}=\dfrac{2\,636\,000}{4000}\approx 659$ с $\approx 11$ мин.

Ответ

$t \approx 11$ мин ($\approx 660$ с).