На газовую плиту поставили чайник, вмещающий воду объёмом 3 л при температуре 20 °C. Определите массу природного газа, который сожгли, если после кипячения в чайнике оказалось 2,5 л кипятка. КПД плиты 30%.

Дано:

• объём воды вначале: $V_1=3$ л;

• температура воды вначале: $t_1=20^{\circ }C$;

• конечная температура: $t_2=100^{\circ }C$;

• после кипячения осталось $V_2=2,5$ л;

• КПД плиты: $\eta =30\%=0,3$;

• удельная теплоёмкость воды: $c=4200{\text{Дж/(кгcdotp}}^{\circ }\text{C)}$;

• удельная теплота парообразования воды: $L=2,3\cdot 10^6\text{Дж/кг}$;

• удельная теплота сгорания природного газа: $q=4,4\cdot 10^7\text{Дж/кг}$.

Плотность воды примерно $1\text{кг/л}$, поэтому первоначальная масса воды:

После кипячения осталось $2,5$ кг воды, следовательно, испарилось:

Сначала вся вода массой 3 кг нагрелась от $20^{\circ }C$ до $100^{\circ }C$. На это потребовалось количество теплоты:

Затем $0,5$ кг воды превратилось в пар. Для этого потребовалось:

Общее полезное количество теплоты:

Так как КПД плиты равен 30%, только $0,3$ энергии сгоревшего газа пошло на нагревание и испарение воды:

Отсюда

Подставим значения:

Ответ: примерно $0,16$ кг природного газа, то есть около 160 г.