За какое время в электрочайнике закипит 1 литр воды температурой 12°?

Для расчета времени, необходимого для кипячения 1 литра воды с начальной температурой 12°C, при заданных условиях (сила тока 10А, напряжение 220В и КПД 84%), следуем порядку шагов, который поможет понять проблему более детально. 

Шаг 1: Определение начальных данных

1. Объем воды: 1 литр (это эквивалентно 1 кг, так как плотность воды ~ 1 кг/л).
2. Начальная температура: 12°C.
3. Конечная температура (температура кипения воды): 100°C.
4. Сила тока (I): 10 А.
5. Напряжение (U): 220 В.
6. КПД (η): 84% или 0,84.

Шаг 2: Определение количества тепла, необходимого для нагрева воды

Для того чтобы нагреть 1 кг воды с 12°C до 100°C, мы используем формулу:

Q = mcΔT,

где:
- Q — количество тепла (в джоулях),
- m — масса воды (1 кг),
- c — удельная теплоемкость воды (~ 4200 Дж/(кг·°C)),
- ΔT — изменение температуры (100°C - 12°C = 88°C). 

Теперь подставим значения:

Q = 1  4200  88 = 369600 Дж.

Шаг 3: Расчет мощности

Теперь определим мощность, которая будет иметь электрочайник:

P = U  I,

где:
- P — мощность (в ваттах),
- U — напряжение (в вольтах),
- I — сила тока (в амперах).

Подставим известные значения:

P = 220  10 = 2200 Вт.

Учитывая КПД, полезная мощность будет:

P_полезная = P  η = 2200  0.84 = 1848 Вт.

Шаг 4: Расчет времени

Теперь, зная количество тепла Q и полезную мощность P_полезная, можем рассчитать время t, необходимое для нагрева воды:

t = Q / P_полезная.

Подставляем известные значения:

t = 369600 / 1848 ≈ 199,5 секунд.

Шаг 5: Итоговый результат

В результате, время, необходимое для того, чтобы 1 литр воды с температурой 12°C закипел в электрочайнике, составляет приблизительно 199,5 секунд или примерно 3 минуты 19,5 секунд.

Дополнительные замечания

- Электрочайники, как правило, имеют разные показатели КПД в зависимости от конструкции и изоляции. Чем выше КПД, тем быстрее закипает вода.
- Удельная теплоемкость воды также зависит от температуры, но для большинства практических задач её можно считать постоянной.
- Температура окружающей среды может повлиять на время нагрева, но в данном случае это не учитывается.

Эти факторы важно держать в голове, так как они могут повлиять на результаты в реальных условиях.