Котёл парового двигателя

Поскольку по условию вода кипит, то возвращаемая в котел вода очень быстро нагревается до температуры кипения и устанавливается равновесие между количеством выкипевшей воды и нагревом вернувшейся в котел воды. В этом состоянии сообщенная теплота тратится на нагревание вернувшейся воды и испарение воды в котле. Это значит, что количество теплоты \(\delta Q\), подведенное к котлу за малый интервал времени \(\Delta t\), тратится на испарение воды и нагрев вернувшейся воды от температуры \(t_1 = 20^\circ\)C до температуры кипения \(t_0 = 100^\circ\)C. Поэтому \[\delta Q = P\,\Delta t = L\mu\,\Delta t + 0{,}95\,\mu\,\Delta t\,c\,(t_0 - t_1),\] где \(\mu\) — масса воды, испарившейся в единицу времени. Отсюда находим \[\mu = \frac{P}{L + 0{,}95\,c\,(t_0 - t_1)}.\] А поскольку теряется \(5\%\) испарившейся воды, то в единицу времени котел теряет \(\mu_1 = 0{,}05\,\mu\) воды. Поэтому в котле останется половина воды за время \[t = \frac{m}{2\mu_1} = \frac{m\left(L + 0{,}95\,c\,(t_0 - t_1)\right)}{2\cdot 0{,}05\,P} = 34{,}5\cdot 10^3 \text{ с}.\]