В электрическом чайнике мощностью 600Вт можно за 20 минут вскипятить 1,5 литра воды, имеющую начальную температуру 20°C. Плотность воды равна 1000 кг/м³, её удельная теплоемкость…

Дано:
Мощность нагревателя (P) = 600 Вт
Время кипячения (t) = 20 мин = 1200 сек
Объем воды (V) = 1,5 л = 0,0015 м³
Начальная температура воды (T₀) = 20°C = 293K
Плотность воды (ρ) = 1000 кг/м³
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/(кг°C)

1. Для расчёта количества теплоты, выделяющегося нагревателем за счёт протекания через него электрического тока при кипячении данной порции воды, используем формулу:
   \[ Q = P \times t \]
   \[ Q = 600 Вт \times 1200 с = 720000 Дж \]
   Получаем, что количество теплоты, выделяющееся нагревателем, составляет 720000 Дж.

2. Для расчёта количества теплоты, необходимого для закипания данной порции воды, используем формулу:
   \[ Q = mc\Delta T \]
   где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.
   Масса воды (m) = ρV = 1000 кг/м³ × 0,0015 м³ = 1,5 кг
   \[ Q = 1,5 кг \times 4200 Дж/(кг°C) \times (100°C - 20°C) \]
   \[ Q = 1,5 кг \times 4200 Дж/(кг°C) \times 80°C = 504000 Дж \]
   Таким образом, количество теплоты, необходимое для закипания данной порции воды, составляет 504000 Дж.

3. Для расчёта части теплоты, выделяющейся нагревателем, которая тратится на нагрев воды, воспользуемся формулой:
   \[ Соотнесение = \frac{Q_{нагрев воды}}{Q_{выделяющееся нагревателем}} \times 100\% \]
   Мы уже вычислили, что Q_{нагрев воды} = 504000 Дж и Q_{выделяющееся нагревателем} = 720000 Дж
   \[ Соотнесение = \frac{504000 Дж}{720000 Дж} \times 100\% \approx 70\% \]
   Таким образом, 70% теплоты, выделяющейся нагревателем, тратится на нагрев воды.

Ответы:

1. Количество теплоты, выделяющееся нагревателем, равно 720000 Дж.
2. Количество теплоты, необходимое для закипания данной порции воды, равно 504000 Дж.
3. 70% теплоты, выделяющейся нагревателем, тратится на нагрев воды.