Электрический чайник с мощностью нагревательного элемента в 2200 Вт при напряжении 220 В нагрел воду до 100 °С. После этого он по какой-то причине не выключился и продолжил испарять воду со скоростью 0.5 г/с. Без изменений условий окружающей среды, напряжение на нагревательном элементе снизилось таким образом, что температура воды в чайнике опустилась до 75 °С и оставалась постоянной. Каково напряжение на нагревательном элементе в этом случае? Считать, что комната, где проходит эксперимент, хорошо проветривается, и в ней поддерживается постоянная температура 25 °С. Нагревательный элемент отдает 100% тепла воде в чайнике, зависимостью его электрического сопротивления от температуры пренебречь. Теплота парообразования воды 2.26 МДж/кг. Ответ дать в вольтах, округлив до целого. Единицы измерения в ответе указывать не нужно.

Найдем количество теплоты, которое необходимо передать воде, чтобы испарить 1 г воды: Q = m * L, где m = 1 г = 0.001 кг - масса воды, L = 2.26 МДж/кг = 2.26 * 10^6 Дж/кг - теплота парообразования.

Q = 0.001 * 2.26 * 10^6 = 2260 Дж.

Так как скорость испарения воды составляет 0.5 г/с, то количество теплоты, которое необходимо передать воде в секунду, равно 2260 * 0.5 = 1130 Дж/с.

Тепловая мощность, которая теряется за счет испарения воды, равна мощности нагревательного элемента: P = U * I, где U - напряжение на нагревательном элементе, I - сила тока.

С учетом того, что напряжение на нагревательном элементе снизилось таким образом, что температура воды в чайнике опустилась до 75 °С и оставалась постоянной, можно сказать, что мощность нагрева воды равна мощности испарения воды: P = 1130 Дж/с.

Таким образом, U * I = 1130 Дж/с, U * 2200 В = 1130 Дж/с, U = 1130 / 2200 = 0.513 В.

Ответ: напряжение на нагревательном элементе в этом случае равно 1 В.