برای حل این مسئله ابتدا باید حرارت لازم برای رساندن آب به نقطهجوش را محاسبه کنیم.
فرمول استفاده شده برای محاسبه انرژی گرمایی لازم برای افزایش دما از یک دما به دمای دیگر به صورت زیر است:
\[ Q = mc\Delta T \]
که در آن:
- \( m \) جرم آب است (2 کیلوگرم),
- \( c \) ظرفیت گرمایی ویژه آب است و تقریباً برابر با \( 4.18 \, \text{J/g°C} \) یا \( 4180 \, \text{J/kg°C} \) است،
- \( \Delta T \) تغییرات دما است (از 20 درجه به 100 درجه، یعنی \( \Delta T = 80 \) درجه سانتیگراد).
بنابراین محاسبه انرژی گرمایی به صورت زیر خواهد بود:
\[ Q = 2 \, \text{kg} \times 4180 \, \text{J/kg°C} \times 80 \, \text{°C} \]
\[ Q = 668,800 \, \text{J} \]
حال باید بدانیم زمان لازم برای تأمین این مقدار انرژی با استفاده از یک اجاق با توان 1400 وات چقدر است. توان به معنی انرژی مصرفی در واحد زمان است و با فرمول زیر محاسبه میشود:
\[ P = \frac{Q}{t} \]
که در آن \( P \) توان (1400 وات) است.
پس زمان \( t \) به صورت زیر محاسبه میشود:
\[ t = \frac{Q}{P} = \frac{668,800 \, \text{J}}{1400 \, \text{W}} \]
\[ t \approx 477.7 \, \text{seconds} \]
بنابراین، نزدیک به 478 ثانیه زمان لازم است تا آب به نقطه جوش برسد، بدون در نظر گرفتن اتلاف گرما.