Краткое пояснение:
Для решения задачи нам потребуется формула для расчета количества теплоты, необходимого для нагрева воды, и знание плотности воды.
Пошаговое решение:
- Шаг 1: Определяем массу воды.
Известно, что плотность воды составляет примерно 1000 кг/м3 (или 1 кг/л).
В начальный момент в чайник налили 2 л воды. Следовательно, масса воды: \( m = \rho \cdot V \)
\( m = 1 \text{ кг/л} \cdot 2 \text{ л} = 2 \text{ кг} \). - Шаг 2: Определяем изменение температуры.
Вода закипает при 100 °С. Начальная температура воды — 20 °С. Изменение температуры: \( \Delta T = T_{конечная} - T_{начальная} \)
\( \Delta T = 100 \text{ °С} - 20 \text{ °С} = 80 \text{ °С} \). - Шаг 3: Рассчитываем количество теплоты.
Количество теплоты (Q), необходимое для нагрева воды, рассчитывается по формуле: \( Q = c \cdot m \cdot \Delta T \), где:
- \( c \) — удельная теплоемкость воды, равная 4200 Дж/(кг·°С).
- \( m \) — масса воды (2 кг).
- \( \Delta T \) — изменение температуры (80 °С).
Подставляем значения:
\( Q = 4200 \text{ Дж/(кг·°С)} \cdot 2 \text{ кг} \cdot 80 \text{ °С} \) - Шаг 4: Вычисляем итоговое значение.
\( Q = 672000 \text{ Дж} \) - Шаг 5: Переводим в килоджоули.
\( Q = 672 \text{ кДж} \)
Примечание: Уменьшение объёма воды с 2 л до 1,9 л после закипания связано с испарением части воды. Однако для расчёта количества теплоты, полученного водой для нагрева, используется начальный объём (и, соответственно, масса) воды и изменение её температуры до точки кипения.
Ответ: 672000 Дж (или 672 кДж)