В электрическом чайнике мощностью 400 Вт можно за 20 минут вскипятить 1 литр воды, имеющей начальную температуру 20 °С. Плотность воды равна 1000 кг/м3 , её удельная теплоёмкость…

1) Количество теплоты, выделяемое нагревателем при кипячении воды:

Для решения этой задачи нам нужно использовать формулу для расчета количества теплоты, выделяемого нагревателем: \[ Q = P \times t \]

Где:

• \( Q \) - количество теплоты (джоулей)
• \( P \) - мощность нагревателя (ватт)
• \( t \) - время работы нагревателя (секунды)

По условию задачи: \[ P = 400 \, Вт = 400 \, Дж/сек \] \[ t = 20 \times 60 \, секунд = 1200 \, секунд \]

Теперь подставим данные в формулу: \[ Q = 400 \times 1200 = 480000 \, Дж \]

Ответ: Количество теплоты, выделяемое нагревателем при кипячении воды, равно 480000 Дж.

2) Количество теплоты, необходимое для закипания воды:

Чтобы вода закипела, нужно, чтобы теплота, передаваемая нагревателем, превышала количество теплоты, необходимое для нагрева воды от начальной температуры до точки кипения.

\[ Q = mc\Delta T \]

Где:

• \( m \) - масса воды
• \( c \) - удельная теплоемкость воды
• \( \Delta T \) - изменение температуры (60 °C, так как вода должна закипеть)

По условию задачи: \[ m = 1 \, л = 1 \, кг \] (т.к. плотность воды 1000 кг/м³) \[ c = 4200 \, Дж/(кг \cdot °C) \] \[ \Delta T = 60°C \]

Теперь подставим значения в формулу: \[ Q = 1 \times 4200 \times 60 = 252000 \, Дж \]

Ответ: Количество теплоты, необходимое для закипания воды, равно 252000 Дж.

3) Доля теплоты, выделяющейся нагревателем, идущая на нагрев воды:

Для нахождения доли теплоты, выделяющейся нагревателем, используем формулу: \[ \text{Доля} = \frac{\text{Количество теплоты, выделяемое на нагрев воды}}{\text{Количество теплоты, выделяемое нагревателем всего}} \times 100\% \]

По рассчитанным значениям: \[ \text{Доля} = \frac{252000}{480000} \times 100\% = \frac{21}{40} \times 100\% = 52.5\% \]

Ответ: При нагреве данной порции воды часть теплоты, выделяющейся нагревателем, используется на нагрев воды и составляет 52.5%.