Сеня собрался ехать в летний лагерь. С собой ему можно было брать бытовые электроприборы мощностью не более 300 Вт каждый. Сене хотелось взять с собой маленький электрочайник, и он решил измерить мощность этого прибора. Для постановки эксперимента Сеня налил в чайник 500 мл воды из графина, который уже давно стоял на кухне, включил чайник и измерил зависимость температуры нагреваемой воды от времени. Полученные результаты Сеня отобразил на графике, соединив экспериментальные точки плавной линией. Сеня сообразил, что линия не является прямой из-за того, что при повышении температуры воды постепенно возрастают потери теплоты в окружающую среду, и поэтому выделяемая чайником энергия целиком идёт на нагревание воды только в самом начале процесса нагревания. Удельная теплоёмкость воды равна 4200 Дж/(кг.°С). 1) Чему была равна температура воды в чайнике через 150 секунд после начала нагревания? 2) Оцените, на сколько градусов нагрелась вода через 3 секунды после включения чайника. 3) Оцените, чему равна мощность чайника, и определите, можно ли Сене брать его с собой в лагерь.

Разберем задачу поэтапно: 1) Температура воды через 150 секунд: По графику видно, что через 150 секунд (2.5 минуты) температура воды составляет примерно 90 °C. 2) Нагрев воды за 3 секунды: За 3 секунды график практически не изменяется, но если экстраполировать прямую в самое начало, то можно оценить, что нагрев составил примерно 1°C (с 20°C до 21°C). 3) Оценка мощности чайника: Для оценки мощности используем начальный участок графика (первые секунды), где потерями тепла можно пренебречь. Вода нагрелась на 1°C за 3 секунды. Масса воды: ( m = 500 \text{ мл} = 0.5 \text{ кг} ) (поскольку плотность воды примерно 1 кг/л). Удельная теплоёмкость воды: ( c = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} ). Количество теплоты, необходимое для нагрева воды на 1°C: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T = 0.5 \cdot 4200 \cdot 1 = 2100 \text{ Дж} \] Мощность чайника: \[ P = \frac{Q}{t} = \frac{2100 \text{ Дж}}{3 \text{ с}} = 700 \text{ Вт} \] Так как мощность чайника 700 Вт, а в лагерь можно брать приборы мощностью не более 300 Вт, Сене нельзя брать этот чайник с собой в лагерь. Ответы: 1) Температура воды через 150 секунд: 90 °C 2) Нагрев воды за 3 секунды: 1 °C 3) Мощность чайника: 700 Вт, Сене нельзя брать чайник в лагерь.