22

Решение: Масса выкипевшей воды

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Основы термодинамики
ПовышеннаяФИПИ893172Развёрнутое решение≈ 7 минутРазбор в 5 шагов
Условие

В электрочайнике с сопротивлением нагревательного элемента $12{,}1\ \Omega$ находится некоторая масса воды при температуре $20\ ^\circ\mathrm{C}$. Электрочайник включили в сеть с напряжением $220\ \mathrm{В}$ и забыли выключить. Какова масса воды, находившейся в чайнике, если при КПД, равном $60\ \%$, через $11\ \text{мин}$ вода полностью выкипела?

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Мощность, потребляемая электрочайником из сети, равна:

$$P = \dfrac{U^2}{R} = \dfrac{220^2}{12{,}1} = 4000\ \mathrm{Вт}$$
2

Переведём время работы в секунды:

$$t = 11\ \text{мин} = 660\ \mathrm{с}$$
3

Полезная энергия, переданная воде с учётом КПД электрочайника, равна:

$$Q = \eta Pt = 0{,}6\cdot4000\cdot660 = 1{,}584\cdot10^6\ \mathrm{Дж}$$
4

Эта энергия пошла на нагрев воды от $20\ ^\circ\mathrm{C}$ до температуры кипения $100\ ^\circ\mathrm{C}$ и последующее испарение:

$$Q = mc(100-20) + mL = m\bigl(c\Delta T + L\bigr)$$

Выразим массу воды и подставим табличные значения $c=4200\ \mathrm{Дж/(кг\cdot ^\circ C)}$ и $L=2{,}3\cdot10^6\ \mathrm{Дж/кг}$:

$$m = \dfrac{1{,}584\cdot10^6}{4200\cdot80 + 2{,}3\cdot10^6} \approx 0{,}60\ \mathrm{кг}$$
Ответ

Масса воды примерно $0{,}60\ \mathrm{кг}$, или $600\ \mathrm{г}$.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Не учитывают КПД электрочайника.

Используют время в минутах вместо секунд.

Учитывают только нагрев воды до температуры кипения и забывают теплоту парообразования.

Используют мощность $P=UI$, не найдя силу тока через сопротивление.

Закрепить приёмВ теме «Основы термодинамики» ещё 143 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Основы термодинамики»: в ней 144 задачи, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.