Через какой промежуток времени 10 литров воды, начинающейся с температуры 20°C и достигающей температуры 100°C

Физика: Тепловые явления

Объяснение:
Для решения этой задачи мы можем использовать формулу:
Q = m * c * ΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - разность температур.

Сначала нужно найти массу воды. Для этого воспользуемся формулой:
m = V * ρ,

где m - масса, V - объем, ρ - плотность воды.

Для воды плотность приближенно равна 1 кг/л.

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, которое необходимо для нагревания 10 литров воды с t1 = 20°C до t2 = 100°C.

Сначала найдем изменение температуры:
ΔT = t2 - t1.

Удельная теплоемкость воды примем равной 4.18 кДж/(кг·°C).

Теперь воспользуемся формулой:
Q = m * c * ΔT.

Тепловая мощность, выделяемая кипятильником, равна:
P = U * I,

где P - тепловая мощность, U - напряжение, I - сила тока.

Подставляем известные значения и находим время:
T = Q / (P * η),

где T - время, η - КПД процесса.

Демонстрация:
Масса воды: m = 10 л * 1 кг/л = 10 кг.
ΔT = 100°C - 20°C = 80°C.
Q = m * c * ΔT = 10 кг * 4.18 кДж/(кг·°C) * 80°C = 3344 кДж.
P = 220 В * 5 А = 1100 Вт = 1.1 кВт.
T = 3344 кДж / (1.1 кВт * 0.7) = 4228.57 сек = 70.47 мин.

Совет:
Если вы хотите быстро найти решение для данной задачи, вы можете использовать формулы и значения из задачника, а не приводить точные физические константы, позволяющие получить наиболее точный результат. В таком случае ваши вычисления будут немного приближенными и менее точными, но это позволит вам ответить на вопрос более быстро.

Дополнительное упражнение:
Через какой промежуток времени 5 литров воды, начинающейся с температуры 10°C и достигающей температуры 80°C, нагреется с использованием бытового кипятильника с номинальным током в 3 А, при КПД процесса 0.8? Известно, что удельная теплоемкость воды равна 4.18 кДж/(кг·°C). (Ответ округлите до целых).