§ 47. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля—Ленца — Упражнение 39 — 5 — стр. 174

Вычислим мощность кипятильника:

Используем закон Джоуля-Ленца для расчета мощности \( P \) кипятильника:

\( P = \frac{U^2}{R} = \frac{220^2}{150} = 322,67 \, \text{Вт} \).

Учтем КПД кипятильника:

Полезная мощность \( P_{\text{полезная}} \), с учетом КПД, равна:

\( P_{\text{полезная}} = \eta \times P = 0,8 \times 322,67 = 258,13 \, \text{Вт} \).

Количество теплоты, выделенное за 30 минут:

Теперь найдем, сколько теплоты было выделено в течение 30 минут (1800 секунд):

\( Q = P_{\text{полезная}} \times t = 258,13 \times 1800 = 464,634 \, \text{Дж} \).

Вычислим количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения:

Количество теплоты, которое требуется для нагрева воды на \( 80 \, \text{°C} \) (с 20°C до 100°C):

\( Q_{\text{нагрев}} = m_{\text{вода}} \times c \times (T_{\text{к}} - T_{\text{нач}}) = 0,5 \times 4200 \times 80 = 168000 \, \text{Дж} \).

Оставшаяся теплота пойдет на испарение воды:

Теплота, которая осталась и пошла на испарение воды:

\( Q_{\text{испарение}} = Q - Q_{\text{нагрев}} = 464634 - 168000 = 296634 \, \text{Дж} \).

Вычислим массу выкипевшей воды:

Чтобы найти массу выкипевшей воды, используем удельную теплоту парообразования:

\( m_{\text{выкипевшая}} = \frac{Q_{\text{испарение}}}{L} = \frac{296634}{2,3 \times 10^6} \approx 0,129 \, \text{кг} = 130 \, \text{г} \).