На газовой горелке в алюминиевом чайнике массой 400 г нагревают 3 л воды. Сколько газа нужно сжечь, чтобы вода нагрелась от 15 °C до кипения? КПД нагревателя 40%.

Условие не указывает теплоту сгорания и вид газа, поэтому точное количество без этих данных определить нельзя. Ниже — условный расчёт для природного газа, принимая его удельную теплоту сгорания равной 4,4·10⁷ Дж/кг. Предполагаем, что чайник тоже нагревается от 15 °C до 100 °C.

Дано: вода — 3 л ≈ 3 кг; чайник — 0,4 кг; \(t_1=15\ ^\circ\mathrm{C}\), \(t_2=100\ ^\circ\mathrm{C}\); КПД — 0,40; \(c_{\text{воды}}=4200\) Дж/(кг·°C), \(c_{\text{алюминия}}=920\) Дж/(кг·°C).

1. Находим изменение температуры: \(\Delta t=100-15=85\ ^\circ\mathrm{C}\).
2. Вычисляем тепло, полученное водой и чайником: \(Q=(m_{\text{воды}}c_{\text{воды}}+m_{\text{чайника}}c_{\text{алюминия}})\Delta t=(3\cdot4200+0{,}4\cdot920)\cdot85=1102280\) Дж.
3. С учётом КПД горелка должна выделить энергию \(Q_{\text{топлива}}=Q/0{,}40=2755700\) Дж.
4. Находим массу газа: \(m=Q_{\text{топлива}}/q=2755700/(4{,}4\cdot10^7)\approx0{,}0626\) кг.

Ответ: при указанных допущениях нужно сжечь примерно 0,063 кг (63 г) природного газа. Для точного ответа необходима теплота сгорания именно того газа, который используется.