Проводим мысленный эксперимент.
ТЭН холодный. Мы поместили его в вакуум и дали ему рабочее напряжение. Тепло от ТЭНа не передается ни конвекцией, ни излучением. Это невозможно, но эксперимент - то мысленный...
Вопрос.
Через сколько времени ТЭН нагреется от 50 до 650 градусов?
Решаем.
Для этого из ТЭНа мысленно вырежем сантиметровый кусочек.
Посчитаем в нем вес металла и керамики.
Рассматриваю такой ТЭН, который я брал для предыдущего расчета.
Тогда наш сантиметровый отрезок состоит из нержавеющей трубки д.9х0.75, керамического цилиндра диаметром 7.5 мм и нескольких витков нихрома, объем которых надо бы отнять из объема керамики, но я это делать не буду.
Нержавейка в нашем кусочке будет весить 1.55 грамма, а керамика (0.44см³, плотность 2.3 г/см³)- 1,01 грамма. Площадь поверхности этого отрезка равна 2.83 см², с каждого из которых может уходить по 15 ватт тепла, то есть 42,4 джоуля каждую секунду.
Удельная теплоемкость нержавейки равна 0.6 джоуля на грамм-градус. Чтобы нагреть 1.55 грамм нержавейки на 600 градусов, нужно затратить...
0.6 х 1.55 х 600 = 558 джоулей.
Удельная теплоемкость керамики равна 1,08 джоуля на грамм-градус.
Чтобы нагреть 1.01 грамма керамики на 600 градусов, нужно затратить ...
1.08 х 1.01 х 600 = 654 джоуля.
Чтобы нагреть весь отрезок на 600 градусов, нужно дать ему 1212 джоулей.
ТЭН состоит из множества таких отрезков, и каждый из них при работе без никакого отвода тепла получит за секунду 42.4 джоуля.
Значит до температуры 650 градусов ТЭН прогреется за ...
1212 : 42.4 = 28.6 секунд.
Диоген, чтобы на поверхности водяного ТЭНа появилась температура 650 градусов, он должен пол минуты работать не то что насухо ( пар тоже отбирает тепло), а в вакууме. Никакой пузырек пара при кипении не сможет удержаться на поверхности ТЭНа так долго.
Или как?