Задача 4. Воду нагревают электрическим нагревателем мощностью 600 Вт в течение 10 минут. Считая, что вся энергия передаётся воде: а) какую массу воды можно нагреть от 20 до 70 °C? б) На опыте оказалось, что нагрелся только 1 кг воды. Какая доля энергии нагревателя не пошла на нагревание воды? Выразите её в процентах и объясните, куда она ушла. Удельная теплоёмкость воды: 4200 Дж/(кг·°C).

а) Переведём время в секунды: 10 мин = 600 с. Энергия нагревателя: \(Q=Pt=600\cdot600=360000\) Дж.

Изменение температуры воды: \(\Delta T=70-20=50\) °C. По формуле \(Q=cm\Delta T\) находим массу:

\(m=\dfrac{Q}{c\Delta T}=\dfrac{360000}{4200\cdot50}\approx1.71\) кг.

б) На нагревание 1 кг воды пошло \(Q_{\text{в}}=cm\Delta T=4200\cdot1\cdot50=210000\) Дж. Не переданная воде энергия равна \(360000-210000=150000\) Дж.

Её доля от всей энергии: \(\dfrac{150000}{360000}\cdot100\%\approx41.7\%\). Эта энергия могла нагреть нагреватель, сосуд и окружающий воздух, а также рассеяться в окружающую среду.

Ответ: а) примерно 1,71 кг; б) примерно 41,7% энергии.