В электрическом чайнике мощностью 1000 Вт можно за 20 минут вскипятить 2 литра воды, имеющей начальную температуру 20 °С. Плотность воды равна 1000 кг/м³, её удельная теплоёмкость…

Дано:

• Мощность электрического чайника: 1000 Вт
• Время: 20 минут = 1200 секунд
• Объем воды: 2 литра = 0.002 м³
• Начальная температура воды: 20 °C
• Плотность воды: 1000 кг/м³
• Удельная теплоемкость воды: 4200 Дж/(кг·°C)

1. Количество теплоты, выделяемое нагревателем при кипячении воды: Для начала найдем, сколько теплоты нужно для нагрева воды с 20 °C до точки кипения (100 °C): Q = m * c * ΔT где: Q - количество теплоты (Дж) m - масса воды (кг) c - удельная теплоемкость воды (Дж/(кг·°C)) ΔT - изменение температуры (°C)

m = ρV - масса воды ΔT = 100 °C - 20 °C = 80 °C

m = 1000 кг/м³ * 0.002 м³ = 2 кг Q = 2 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * 80 °C = 672000 Дж

Теперь найдем количество выделенной теплоты за время кипячения: Энергия = мощность * время Q_выделенная = 1000 Вт * 1200 с = 1200000 Дж

Ответ: Количество теплоты, выделяемое нагревателем за счет протекания через него электрического тока при кипячении данной порции воды составляет 1 200 000 Дж.

2. Количество теплоты для закипания воды: Для превращения воды в пар необходимо тепло на испарение: Q_испарение = m * H где: H - удельная теплота испарения воды = 2260 кДж/кг m - масса воды

Q_испарение = 2 кг * 2260 кДж/кг = 4520 кДж

Ответ: Количество теплоты, необходимое для того, чтобы данная порция воды закипела, составляет 4520 кДж.

3. Часть теплоты, выделяющейся нагревателем, тратится на нагрев воды: Для этого нужно определить общее количество теплоты, выделяемое нагревателем: Q_общее = Q_выделенная + Q_испарение Q_общее = 1200000 Дж + 4520000 Дж = 5720000 Дж

Теперь найдем долю, которая тратится на нагрев воды: Доля = (Q_нагрев воды / Q_общее) * 100% Доля = (672000 Дж / 5720000 Дж) * 100% ≈ 11.75%

Ответ: Примерно 11.75% теплоты, выделяющейся нагревателем, тратится на нагрев воды.