Задание OGEPHYS76CC88: Закон сохранения энергии в тепловых процессах. Уравнение теплового баланса:

Номинальные параметры чайника P₀ = 2,4 кВт = 2400 Вт и U₀ = 240 В. Фактическое напряжение U = 120 В. Сопротивление спирали считаем постоянным. КПД при этом напряжении η = 0,82. Масса m = 600 г = 0,6 кг.
Из номинальных параметров находим сопротивление:
R = U₀²P₀.
R = 240²2400 Ом = 24 Ом.
Фактическая мощность:
P = U²R.
P = 120²24 Вт = 600 Вт.
При уменьшении напряжения вдвое мощность уменьшается вчетверо. Вода нагревается от 18 до 100 °C: Δt = t₂ − t₁ = 82 °C. Берём c = 4200 Дж·кг⁻¹·°C⁻¹. Энергетический баланс:
cmΔt = ηPτ.
τ = cmΔtηP.
τ = 4200 · 0,6 · 820,82 · 600 с = 420 с = 7 мин.
Проверка: теплота воды 4200 · 0,6 · 82 = 206640 Дж. Полезная электрическая энергия 0,82 · 600 · 420 = 206640 Дж. Значения совпадают. Мощность 2400 Вт относится только к напряжению 240 В, её использование здесь нарушило бы баланс. Ответ: 420 с.