1) Какая работа выполняется током, протекающим через нагревательный элемент электрического чайника, чтобы вскипятить

Содержание вопроса: Работа, передача теплоты и эффективность электрического чайника

Разъяснение:
1) Работа, выполняемая током, протекающим через нагревательный элемент, заключается в нагревании воды до нужной температуры. Нагревательный элемент в чайнике является погружным нагревателем и выполнен из спирали, которая нагревается за счет электрического тока. По закону Джоуля-Ленца током в нагревателе превращается в тепловую энергию, которая передается воде, приводя ее в кипение.

2) Количество теплоты, необходимое для вскипячивания данного объема воды, можно рассчитать с помощью формулы q = mcΔT, где q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры. Для перехода из жидкого состояния воды в состояние кипения необходимо, чтобы температура воды достигла температуры кипения (обычно 100 °C при нормальных атмосферных условиях).

3) Эффективность чайника определяется как отношение полезной работы (т.е. количество теплоты, переданной воде) к затраченной электрической энергии. Формула для расчета эффективности выглядит следующим образом: эффективность = (полезная работа / затраченная энергия) * 100%. Результат вычислений будет выражен в процентах и позволяет оценить, насколько эффективно используется энергия в чайнике.

Например:
1) Работа, выполняемая током через нагревательный элемент чайника, заключается в нагревании воды до 100°C.
2) Для вскипячивания данного объема воды (например, 1 литр) необходимо передать определенное количество теплоты (например, 4190 Дж/г·°C для воды) в соответствии с формулой q = mcΔT. Решение может быть представлено пошагово, расписывая каждый шаг вычисления.
3) Чтобы определить эффективность чайника, нужно рассчитать отношение количества теплоты, переданной воде, к затраченной электрической энергии и умножить на 100%.

Совет:
Для лучшего понимания и изучения темы рекомендуется ознакомиться с основными понятиями, такими как работа, теплота, удельная теплоемкость и эффективность. Изучите формулы и примеры расчета в контексте задачи о чайнике. Также полезно понять, что энергия не может быть полностью преобразована в работу из-за потерь в виде тепла.

Ещё задача:
Определите количество теплоты, которое необходимо передать 500 граммам воды для ее вскипячивания, если начальная температура воды составляет 20°C. Удельная теплоемкость воды равна 4184 Дж/г·°C. Вычислите также эффективность чайника, если затраченная электрическая энергия составляет 900 Дж.