Also, um diese Frage zu beantworten, müssen wir die Energie berechnen, die benötigt wird, um das Wasser zum Sieden zu bringen und vollständig zu verdampfen. Dazu verwenden wir die spezifische Wärmekapazität von Wasser und die Verdampfungsenthalpie von Wasser bei Normaldruck.
Die Energie, die benötigt wird, um das Wasser zum Sieden zu bringen, ist:
Q1 = m * c * ΔT
wobei
- m die Masse des Wassers ist, die wir berechnen können, indem wir das Volumen (850 ml) mit der Dichte von Wasser (1 g/ml) multiplizieren: m = 850 ml * 1 g/ml = 850 g
- c die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist: c = 4,18 J/(g*K)
- ΔT die Temperaturdifferenz ist, die das Wasser von 20 °C bis zum Siedepunkt bei 100 °C erreichen muss: ΔT = 100 °C - 20 °C = 80 K
Daher ist die Energie, die benötigt wird, um das Wasser zum Sieden zu bringen:
Q1 = 850 g * 4,18 J/(g*K) * 80 K = 28.504 J
Die Energie, die benötigt wird, um das Wasser vollständig zu verdampfen, ist:
Q2 = m * Lv
wobei Lv die Verdampfungsenthalpie von Wasser bei Normaldruck ist: Lv = 2,26 MJ/kg
Daher ist die Energie, die benötigt wird, um das Wasser vollständig zu verdampfen:
Q2 = 850 g * 2,26 MJ/kg = 1.921.000 J
Die Gesamtenergie, die benötigt wird, um das Wasser zum Sieden zu bringen und vollständig zu verdampfen, ist:
Q = Q1 + Q2 = 28.504 J + 1.921.000 J = 1.949.504 J
Da die Herdplatte jede Sekunde 1000 J abgibt, dauert es also:
t = Q / P
wobei P die Leistung der Herdplatte ist: P = 1000 J/s
Daher ist die Zeit, die benötigt wird, um das Wasser vollständig zu verdampfen:
t = 1.949.504 J / 1000 J/s = 1949,5 s
oder etwa 32,5 Minuten. Beachten Sie jedoch, dass dies eine ideale Schätzung ist, da wir die Energieabgabe an die Umgebung und an den Topf nicht berücksichtigt haben.