На заводе при обработке цветных металлов

Для решения задачи, следим за следующими шагами:

1. Определимся с данными:

   • Масса холодной воды \( m_1 = 1 \) кг.
   • Начальная температура холодной воды \( t_1 = 20 \) °С.
   • Объем воды, который закипел \( V = 0.2 \) л. Поскольку плотность воды \( \approx 1 \, \text{кг/л} \), \( m_2 = 0.2 \) кг.
   • Количество теплоты для кипения воды составляет 4200 Дж/кг·°C, которое мы будем учитывать для нагревания и превращения в пар.

2. Уравнение теплового баланса:

   • Количество теплоты, необходимое для нагрева воды до 100 °С и ее кипения: \[ Q = c \cdot m_1 \cdot (t_{\text{кип}} - t_1) + L \cdot m_2 \] где: \( c = 4200 \, \text{Дж/кг} \cdot \text{°C} \) (удельная теплоемкость воды), \( t_{\text{кип}} = 100 \) °С, \( L = 2.26 \times 10^6 \, \text{Дж/кг} \) (удельная теплота парообразования).

3. Вычисление количества теплоты:

   • Нагрев воды до 100 °С: \[ Q_1 = c \cdot m_1 \cdot (t_{\text{кип}} - t_1) = 4200 \cdot 1 \cdot (100 - 20) = 336000 \, \text{Дж} \]
   • Кипение 0.2 кг воды: \[ Q_2 = L \cdot m_2 = 2.26 \times 10^6 \cdot 0.2 = 452000 \, \text{Дж} \]
   • Общее количество теплоты: \[ Q = Q_1 + Q_2 = 336000 + 452000 = 788000 \, \text{Дж} \]

4. Ответы на вопросы:

   1. Какая мощность нагревательного прибора?
      • Допустим, нагревание происходило за \( t = 10 \) минут = 600 секунд: \[ P = \frac{Q}{t} = \frac{788000}{600} \approx 1313.33 \, \text{Вт} \]
   2. Какой объем воды уже закипел?
      • Дано: 0.2 л.
   3. Какое количество теплоты потребуется для закипания остальной воды в чайнике?
      • Так как масса оставшейся воды \( m_{\text{ост}} = 1 - 0.2 = 0.8 \) кг: \[ Q_{\text{ост}} = L \cdot m_{\text{ост}} = 2.26 \times 10^6 \cdot 0.8 = 1808000 \, \text{Дж} \]

Таким образом, задачи решены.