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.