Чайник, включённый в сеть напряжением 220 В, за 10 минут нагревает до кипения 2 кг воды, начальная температура которой равна 12° С. Какова сила тока в спирали чайника, если его КПД равен 70%?

Решение:

1. Определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
   Дано: \( m = 2 \) кг, \( T_{нач} = 12^{\circ}C \), \( T_{кип} = 100^{\circ}C \). Удельная теплоёмкость воды \( c = 4200 \frac{Дж}{кг \cdot ^{\circ}C} \).
   \( \Delta T = T_{кип} - T_{нач} = 100 - 12 = 88^{\circ}C \)
   \[ Q_{необх} = c · m · \Delta T = 4200 · 2 · 88 = 739200 \text{ Дж} \]
2. Определим количество теплоты, выделившееся в чайнике:
   Дано: КПД = 70% = 0.7.
   \( Q_{выдел} = \frac{Q_{необх}}{\text{КПД}} = \frac{739200}{0.7} = 1056000 \text{ Дж} \)
3. Определим время нагрева в секундах:
   Дано: \( t = 10 \) мин.
   \[ t_{сек} = 10 · 60 = 600 \text{ с} \]
4. Рассчитаем силу тока:
   Формула для количества теплоты, выделившейся в проводнике: \( Q = I^2 · R · t \).
   Формула для мощности: \( P = U · I \), где \( P = \frac{Q}{t} \).
   Тогда \( \frac{Q}{t} = U · I \).
   Отсюда сила тока: \( I = \frac{Q}{U · t} \)
   \[ I = \frac{1056000}{220 · 600} = \frac{1056000}{132000} = 8 \text{ А} \]

Ответ: Сила тока в спирали чайника равна 8 А.