Почему не стоит наливать полный чайник воды, если в нем необходимо

Расширение воды при нагреве

Надбавка в объеме при нагревании воды одинакова V = V₀bt, где:

• V₀ исходный объем
• b коэффициент объемного температурного расширения.
• t разность температур (конечной и начальной).

Реальный расчет усложняется тем, что коэффициент b нелинейно зависит от температуры. Для упрощения возьмем значение коэффициента при 20 С и будем его считать неизменным в промежутке 20100 С.

Пусть нужный объем чайника V₀ = 3 л, нагревать воду будем от комнатной температуры в 20 С  до кипения. Надбавка в объеме составит:

V = 3000 см³ * 0,0002  1/ град * (100 С 20 С) = 48 см³  (масса воды 48 г) .

Это приметное повышение объема, практически одинаковое объему порции кофе.  

При нагревании чайник тоже греется и  его объем увеличивается, но твердые тела расширяются веско меньше, чем воды, и этим расширением чайника можно пренебречь.

Вытеснение воды пузырьками

Когда вся вода прогреется до 100 С, она начнет кипеть. В прилегающей к дну области вода начнет испаряться вовнутрь пузырьков, которые будут всплывать, увеличиваясь в объеме. Они тоже вытеснят часть воды из чайника. Объем выброшенной воды будет зависеть от интенсивности нагрева.

Утраты

Утрата маленький доли воды возможна даже при закрывании вполне заполненного чайника крышкой. Вытесненная при кипячении вода будет потеряна. Вместе с ней будет потеряна часть затраченной на ее нагрев энергии. Убежавшая вода может испортить нагревательные приборы. Переносить стопроцентно заполненный чайник небезопасно можно обжечься. Чтобы избежать неприятностей, превосходнее  чайник наполнять водой не на сто процентов.

 

При нагревании жидкость расширяется, ее объем возрастает сообразно формуле: V2 = V1 *(1+ *t). Где V2 - объем жидкости при t2, V1 - объем воды при t1, - коэффициент большого расширения, t = t2 - t1 - изменение температуры.

Если чайник налить до верха водой, то при нагревании вода из чайника будет изливаться. Так же при кипении идет насыщенное испарение из всего объема воды, что приведет к выливанию воды из чайника.