Для решения этой задачи нам необходимо найти количество выделяющейся теплоты при кипячении данной порции воды в электрическом чайнике.
Для начала определим сначала, сколько работы совершил нагреватель за время, необходимое для вскипячивания воды. Работа, совершенная нагревателем, определяется как произведение мощности нагревателя (в ваттах) и времени (в секундах). Мощность электрического чайника 750 Вт (ватт), что равно 750 Дж/с (ватт).
- Найдем количество работы (теплоты), совершенное нагревателем для вскипячивания воды:
- $P = 750 , Вт = 750 , Дж/с$
- $t = 16 , мин = 16 \times 60 = 960 , сек$
- Работа $W = P \cdot t = 750 \cdot 960 = 720000 , Дж$
Теперь определим, сколько теплоты ушло на нагрев воды с начальной температурой 20°C до температуры кипения (100°C). Для этого воспользуемся формулой:
$Q = mcΔT$
- Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева воды:
- $m = 1.5 , л = 1.5 , кг$ (поскольку плотность воды $1000 , кг/м^3$ и объем 1.5 литра)
- $ΔT = 100 ,°C - 20 ,°C = 80 ,°C$
- $c = 4200 , Дж/(кг \cdot °C)$ (удельная теплоемкость воды)
$Q = 1.5 \times 4200 \times 80 = 504000 , Дж$
Итак, общее количество теплоты, выделяющееся нагревателем при кипячении данной порции воды, равно сумме работы нагревателя и теплоты, необходимой для нагрева воды:
$720000 , Дж + 504000 , Дж = 1224000 , Дж$
Следовательно, нагреватель выделил 1224000 Дж теплоты за счёт протекания через него электрического тока при кипячении данной порции воды.
