В электрическом чайнике мощностью 2000 Вт можно за 8 минут вскипятить 1.5 литра воды, имеющей начальную температуру 20 °С. Плотность воды равна 1000 кг/м³, её удельная теплоёмкость с = 4200 Дж/(кг.°С). 1) Какое количество теплоты выделяется нагревателем за счет протекания через него электрического тока при кипячении данной порции воды? 2) Какое количество теплоты нужно передать данной порции воды для того, чтобы она закипела? 3) Какая часть теплоты, выделяющейся нагревателем, тратится на нагрев воды? Ответ приведите в процентах. Напишите полное решение этой задачи.

Давай решим эту задачу по физике. 1. Определим заданные величины и переведем их в систему СИ: * Мощность чайника, ( P = 2000 ext{ Вт} ) * Время кипячения, ( t = 8 ext{ мин} = 8 imes 60 = 480 ext{ с} ) * Объем воды, ( V = 1.5 ext{ л} = 1.5 imes 10^{-3} ext{ м}^3 ) * Начальная температура воды, ( T_1 = 20^circ ext{C} ) * Плотность воды, ( \rho = 1000 ext{ кг/м}^3 ) * Удельная теплоемкость воды, ( c = 4200 ext{ Дж/(кг} cdot ^circ ext{C)} ) 2. Рассчитаем массу воды: Масса воды может быть найдена с использованием плотности и объема: \[ m = \rho cdot V = 1000 ext{ кг/м}^3 cdot 1.5 imes 10^{-3} ext{ м}^3 = 1.5 ext{ кг} \] 3. Рассчитаем количество теплоты, выделяемое нагревателем за счет протекания электрического тока: Количество теплоты, выделяемое нагревателем, можно рассчитать как энергию, потребленную чайником за время кипячения: \[ Q_{выдел} = P cdot t = 2000 ext{ Вт} cdot 480 ext{ с} = 960000 ext{ Дж} = 960 ext{ кДж} \] Таким образом, нагреватель выделяет 960 кДж теплоты. 4. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения: Вода должна быть нагрета от начальной температуры ( T_1 = 20^circ ext{C} ) до температуры кипения ( T_2 = 100^circ ext{C} ). Изменение температуры: \[ \Delta T = T_2 - T_1 = 100^circ ext{C} - 20^circ ext{C} = 80^circ ext{C} \] Количество теплоты, необходимое для нагрева воды: \[ Q_{нагр} = m cdot c cdot \Delta T = 1.5 ext{ кг} cdot 4200 ext{ Дж/(кг} cdot ^circ ext{C)} cdot 80^circ ext{C} = 504000 ext{ Дж} = 504 ext{ кДж} \] Значит, для нагрева воды до кипения требуется 504 кДж теплоты. 5. Рассчитаем, какая часть теплоты, выделяющейся нагревателем, тратится на нагрев воды: Чтобы найти, какая часть теплоты тратится на нагрев воды, нужно разделить количество теплоты, затраченное на нагрев воды, на общее количество теплоты, выделившееся нагревателем, и выразить это в процентах: \[ \text{Доля} = \frac{Q_{нагр}}{Q_{выдел}} cdot 100% = \frac{504000 ext{ Дж}}{960000 ext{ Дж}} cdot 100% = 52.5% \] Следовательно, на нагрев воды тратится 52.5% теплоты, выделяющейся нагревателем. Ответы: 1. Количество теплоты, выделяемое нагревателем: 960 кДж 2. Количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения: 504 кДж 3. Часть теплоты, тратящаяся на нагрев воды: 52.5%