Если включенный в сеть кипятильник остается без воды он раскалывается и перегорает. почему?

Сперва необходимо объяснить работу кипятильника, которая заключается в следующих этапах:

Кипятильник получает из сети напряжение. Затем он преобразовывает его на нагрев собственной поверхности. После чего по закону Джоуля-Ленца он отдает выработанное тепло воде. Передача тепла воде

Вода является отличным проводником, благодаря чему нагретые металлические части кипятильника передают ей тепло.

В том случае, когда кипятильник включен в сеть, он постоянно преобразовывает напряжение и ток из сети в тепло:

Q = U * I^2 * t.

Если вода испаряется или просто отсутствует, кипятильник не может отдать то количество теплоты, которое вырабатывает, поскольку теплопроводность воздуха в 25 раз меньше чем у воды.

Причины перегорания

Из-за того, что теплу некуда деваться, происходит постепенный нагрев металлических частей кипятильника. (В основном сделанных из алюминия).

Температура его плавления чуть выше 600 градусов Цельсия. Поэтому при номинальном напряжении в 220 В и силе тока, которая превышает допустимые значения предохранителей (обычно 8 Ампер для жилых помещений), процесс перегорания наступает до 1 минуты времени.

Из-за накаливания металлических частей, происходит перегорание проводников в кипятильнике и дальнейшее разрушение изоляции. После чего возникает короткое замыкание.

Когда включенный кипятильник находится в воде, она хорошо отводит от него тепло за счет конвекции. Температура даже кипящей воды не превышает 100 градусов Цельсия. Если же кипятильник включить без воды, он нагревается слишком сильно, спираль внутри него перегорает.