ID: 00040280
Источник: ФИПИ
Чайник забыли выключить, и вода не просто закипела, а полностью выкипела — то есть вся превратилась в пар. Значит, энергия ушла на два дела подряд: сначала нагреть воду от $20$ °С до кипения, а потом обратить всю её в пар.
Шаг 1. Сколько энергии дала сеть. Работа тока за время $t$: $A=UIt$, а ток по закону Ома $I=\dfrac{U}{R}$. Значит
$$A=\dfrac{U^{2}t}{R}.$$
Время переводим в секунды: $t=11\ \text{мин}=660$ с.
$A=\dfrac{220^{2}\cdot660}{12{,}1}=\dfrac{48\,400\cdot660}{12{,}1}=4000\cdot660=2\,640\,000\ \text{Дж}$.
Шаг 2. Сколько из этого досталось воде. КПД показывает, какая доля энергии пошла на дело: $\eta=60\,\%=0{,}6$.
$$Q_{\text{полезн}}=\eta A=0{,}6\cdot2\,640\,000=1\,584\,000\ \text{Дж}.$$
Шаг 3. Что происходило с водой. Два процесса подряд:
$$Q_{\text{полезн}}=m(c\Delta t+L).$$
Шаг 4. Считаем массу. Скобка: $c\Delta t+L=4200\cdot80+2\,300\,000=336\,000+2\,300\,000=2\,636\,000\ \text{Дж/кг}$.
$$m=\dfrac{1\,584\,000}{2\,636\,000}\approx0{,}6\ \text{кг}.$$
Обрати внимание на масштаб: на само выкипание ушло почти в семь раз больше энергии, чем на нагрев до кипения. Поэтому вода в забытом чайнике долго «шумит» и только потом быстро исчезает.