В электрическом чайнике мощностью 600 Вт можно за 20 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. Какое количество теплоты выделяется нагревателем? Мы знаем мощность чайника (P) и время его работы (t). Энергия (или количество теплоты), выделяемая нагревателем, может быть найдена по формуле: $$Q = P \cdot t$$ Где: - ( Q ) - количество теплоты (в джоулях) - ( P ) - мощность (в ваттах) - ( t ) - время (в секундах) Подставим известные значения: - ( P = 600 ) Вт - ( t = 20 ) минут = ( 20 \cdot 60 = 1200 ) секунд Тогда: $$Q = 600 \cdot 1200 = 720000 \text{ Дж} = 720 \text{ кДж}$$ Таким образом, нагреватель выделяет 720 кДж теплоты. 2. Какое количество теплоты нужно передать воде, чтобы она закипела? Для нагрева воды от начальной температуры до кипения используется формула: $$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$$ Где: - ( Q ) - количество теплоты (в джоулях) - ( m ) - масса воды (в килограммах) - ( c ) - удельная теплоемкость воды (в Дж/(кг·°C)) - ( \Delta T ) - изменение температуры (в °C) Сначала найдем массу воды: - Объем воды ( V = 1.5 ) литра = ( 1.5 \cdot 10^{-3} ) м³ - Плотность воды ( \rho = 1000 ) кг/м³ Масса воды: $$m = \rho \cdot V = 1000 \cdot 1.5 \cdot 10^{-3} = 1.5 \text{ кг}$$ Теперь найдем изменение температуры: - Начальная температура ( T_\text{нач} = 20 ) °C - Конечная температура (кипение) ( T_\text{кон} = 100 ) °C Изменение температуры: $$\Delta T = T_\text{кон} - T_\text{нач} = 100 - 20 = 80 \text{ °C}$$ Подставим известные значения в формулу для количества теплоты: $$Q = 1.5 \cdot 4200 \cdot 80 = 504000 \text{ Дж} = 504 \text{ кДж}$$ Следовательно, для нагрева воды до кипения требуется 504 кДж теплоты. 3. Какая часть теплоты, выделяющейся нагревателем, тратится на нагрев воды? Чтобы найти, какая часть теплоты тратится на нагрев воды, нужно разделить количество теплоты, необходимое для нагрева воды, на общее количество теплоты, выделенное нагревателем, и умножить на 100%. $$\text{Доля} = \frac{Q_\text{воды}}{Q_\text{нагревателя}} \cdot 100\%$$ $$\text{Доля} = \frac{504 \text{ кДж}}{720 \text{ кДж}} \cdot 100\% = 0.7 \cdot 100\% = 70\%$$ Таким образом, на нагрев воды тратится 70% теплоты, выделяемой нагревателем. Ответ: 1) Количество теплоты, выделенное нагревателем: 720 кДж 2) Количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения: 504 кДж 3) Часть теплоты, потраченная на нагрев воды: 70%