Номер 488, страница 93 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение:

Включать пустой электрический чайник в сеть опасно и может привести к его поломке. Это связано с особенностями процесса теплопередачи и принципом работы нагревательного элемента.

Основной компонент чайника — это нагревательный элемент (ТЭН). При прохождении через него электрического тока, согласно закону Джоуля-Ленца, выделяется большое количество теплоты. Количество выделенной теплоты $\text{Q}$ можно рассчитать по формуле: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$, где $\text{I}$ — сила тока, $\text{R}$ — сопротивление элемента, а $\text{t}$ — время работы.

Когда в чайнике есть вода, она играет роль эффективного охладителя. Вода обладает очень высокой удельной теплоемкостью (около $4200 \, \frac{Дж}{кг \cdot °C}$), благодаря чему она способна поглотить большое количество тепла от ТЭНа, не давая ему перегреться. Вся выделяемая энергия идет на нагрев воды, и температура самого нагревательного элемента остается в безопасных пределах (чуть выше $100 \, °C$).

Если же чайник пуст, то отвод тепла от ТЭНа практически не происходит. Воздух, находящийся внутри, имеет значительно меньшую теплоемкость и теплопроводность по сравнению с водой. Он не способен эффективно отводить тепло. В результате почти вся выделяемая ТЭНом энергия аккумулируется в нем самом, что приводит к его стремительному нагреву до очень высоких температур (несколько сотен градусов).

Последствия такого перегрева могут быть следующими:

1. Перегорание нагревательного элемента. Спираль ТЭНа может расплавиться, что приведет к полной и необратимой поломке чайника.

2. Повреждение корпуса. Пластиковые детали корпуса чайника могут деформироваться, оплавиться или даже воспламениться от высокой температуры.

3. Пожарная опасность. Раскаленный докрасна ТЭН и оплавленный пластик могут стать причиной возгорания предметов, находящихся рядом с чайником.

Современные чайники обычно оснащены системой защиты от включения без воды (термовыключателем), которая автоматически отключает питание при перегреве. Однако эта система является аварийной мерой безопасности, и ее частое срабатывание может привести к ее износу и отказу в самый неподходящий момент.

Ответ: Пустой электрический чайник нельзя включать в сеть, потому что в отсутствие воды, которая должна поглощать тепло, нагревательный элемент очень быстро перегревается. Это приводит к его перегоранию, плавлению пластмассовых частей корпуса и создает пожароопасную ситуацию.