15. За какое время на электроплитке можно нагреть до кипения 1 кг воды, взятой при температуре 20°С, если при напряжении 220В сила тока в ней 5А? Потерями энергии пренебречь. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кг °С.

Для решения этой задачи необходимо использовать несколько физических формул. Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды до кипения. Затем, используя мощность электроплитки, рассчитаем время нагрева.

Дано:

• Масса воды, ( m = 1 ) кг
• Начальная температура, ( T_1 = 20 ) °С
• Конечная температура (кипение), ( T_2 = 100 ) °С
• Удельная теплоемкость воды, ( c = 4200 ) Дж/(кг·°С)
• Напряжение, ( U = 220 ) В
• Сила тока, ( I = 5 ) А

Необходимо найти: время ( t ).

1. Расчет количества теплоты ( Q ), необходимого для нагрева воды:

$$ Q = mc(T_2 - T_1) $$

Подставим значения:

$$ Q = 1 \cdot 4200 \cdot (100 - 20) = 4200 \cdot 80 = 336000 \text{ Дж} $$

2. Расчет мощности ( P ) электроплитки:

$$ P = UI $$

Подставим значения:

$$ P = 220 \cdot 5 = 1100 \text{ Вт} $$

3. Расчет времени ( t ) нагрева:

$$ t = \frac{Q}{P} $$

Подставим значения:

$$ t = \frac{336000}{1100} \approx 305.45 \text{ с} $$

Переведем секунды в минуты и секунды:

$$ t \approx 305.45 \text{ с} = 5 \text{ мин} \ 5.45 \text{ с} $$

Ответ: Примерно 5 минут 5 секунд.