В электрочайник мощностью 1,2 кВт налита вода с температурой 15 °С. За 3 минуты после включения электрочайника из него выкипело 30 % воды. Сколько воды первоначально было в электрочайнике? Потерями тепла и теплоёмкостью чайника пренебречь.
Возможное решение.
Поскольку теплоёмкостью чайника и потерями тепла можно пренебречь, в соответствии с уравнением теплового баланса количество теплоты $Q=Q_1+Q_2$, переданное электрочайником, расходуется на нагревание воды и её частичное парообразование.
$Q_1=cm(t_{\mathrm к}-t)$ — количество теплоты, необходимое для нагревания воды до кипения, где $c$ — удельная теплоёмкость воды, $m$, $t$ и $t_{\mathrm к}$ — её масса, начальная температура и температура кипения соответственно.
$Q_2=n\cdot m\cdot r$ — количество теплоты, необходимое для частичного парообразования воды, где $r$ — удельная теплота парообразования воды, $n$ — часть выкипевшей воды.
Мощность: $N=\dfrac{A}{T}=\dfrac{Q}{T}$. В итоге получим:
$m=\dfrac{NT}{c(t_{\mathrm к}-t)+nr}=\dfrac{1200\cdot180}{4200\cdot(100-15)+0{,}3\cdot2{,}3\cdot10^6}\approx0{,}2$ кг.
Ответ: $m\approx0{,}2$ кг.