В электрическом чайнике мощностью 1000 Вт можно за 10 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.

Краткое пояснение:

Чтобы решить задачу, нам нужно рассчитать количество теплоты, которое выделяется чайником, и количество теплоты, которое необходимо для нагрева воды. Затем мы сравним эти значения, чтобы найти, какая часть теплоты уходит на нагрев.

Пошаговое решение:

1. Шаг 1: Рассчитываем количество теплоты, выделяемое нагревателем.
   Используем формулу для мощности: Q = P * t, где P — мощность, t — время.
   Сначала переведем время из минут в секунды: 10 минут = 10 * 60 = 600 секунд.
   Теперь подставляем значения: Q_выделенное = 1000 Вт * 600 с = 600 000 Дж.
2. Шаг 2: Рассчитываем количество теплоты, необходимое для нагрева воды.
   Сначала найдем массу воды. Объем воды 1,5 литра. Так как 1 литр = 0,001 м³, то объем равен 1,5 * 0,001 = 0,0015 м³.
   Масса воды: m = ρ * V, где ρ — плотность, V — объем.
   m = 1000 кг/м³ * 0,0015 м³ = 1,5 кг.
   Теперь найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды от 20 °С до 100 °С (температура кипения). Разница температур: ΔT = 100 °С - 20 °С = 80 °С.
   Используем формулу: Q = c * m * ΔT, где c — удельная теплоёмкость.
   Q_нагрев = 4200 Дж/(кг.°С) * 1,5 кг * 80 °С = 504 000 Дж.
3. Шаг 3: Рассчитываем, какая часть теплоты тратится на нагрев воды.
   Для этого разделим количество теплоты, пошедшее на нагрев, на общее количество выделившейся теплоты и умножим на 100%, чтобы получить процент.
   Процент = (Q_нагрев / Q_выделенное) * 100%
   Процент = (504 000 Дж / 600 000 Дж) * 100% = 0,84 * 100% = 84%.

Ответ:
1) Количество теплоты, выделяемое нагревателем: 600 000 Дж.
2) Количество теплоты, необходимое для нагрева воды: 504 000 Дж.
3) На нагрев воды тратится 84% теплоты.