За какое время после того, как вода в электрическом чайнике нагреется от температуры 20 °C до температуры кипения

Тема: Кипение воды в электрическом чайнике

Объяснение: Чтобы решить эту задачу, нам необходимо разбить ее на две части: нагревание воды и выкипание воды.

1. Нагревание воды: Первым делом, нужно вычислить количество теплоты, необходимое для нагревания воды. Для этого используем формулу Q = mcΔT, где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Зная, что масса воды составляет 20%, найдем массу воды, используя формулу m = Vρ, где V - объем воды, а ρ - плотность воды. Поскольку объем воды не указан, предположим, что он не меняется изначально (равен конечному объему). Тогда m составит 0,2V.

Также есть информация, что изменение температуры составляет 80 °C (100 °C - 20 °C). Используя удельную теплоемкость воды (c = 4,2 кДж/кг. °С) и найденную массу воды, можем найти количество теплоты (Q1), используя формулу Q1 = mcΔT.

2. Выкипание воды: В этом случае, нам понадобится узнать, сколько теплоты необходимо для парообразования данного объема воды. Формула для вычисления количества теплоты (Q2), необходимого для парообразования данного объема воды, следующая: Q2 = mL, где L - удельная теплота парообразования.

Находим массу пара (m), используя значение массы воды, найденное в предыдущем пункте (0,2V). Подставляем это значение в формулу и находим Q2.

3. Одинаковое количество теплоты, которое необходимо для нагревания воды и парообразования, также необходимо и для процесса выкипания воды. Поэтому Q1 = Q2.

Получив это равенство, мы можем приравнять выражения для Q1 и Q2:

mcΔT = mL

Подставляем значения, которые нам даны. Известно, что удельная теплота парообразования (L) равна 2,3 МДж/кг, поэтому переведем ее в кДж/кг (2,3 МДж/кг = 2300 кДж/кг).

0,2V * 4,2 * 80 = 0,2V * 2300

Теперь можем сократить на 0,2V, исключив этот коэффициент.

4,2 * 80 = 2300

Решаем последнее уравнение, получаем количество минут, необходимых для выкипания 20% воды. Ответ округляем до целого числа.

Пример использования:

Количество времени, необходимого для выкипания 20% воды в электрическом чайнике после 10 минут нагревания от 20 °C до 100 °C, около скольки минут?

Совет: Для запоминания формул и упрощения решений подобных задач, стоит практиковаться в использовании формул и их применении к конкретным ситуациям. Также, важно понимать физический смысл величин, используемых в решении задачи.

Задание для закрепления: В электрическом чайнике объемом 1,5 л нагревание воды заняло 8 минут. Через сколько минут после начала нагрева начнется выкипание 15% воды? (Удельная теплоемкость воды - 4,2 кДж/кг.°С; удельная теплота парообразования -2,3 МДж/кг) Ответ округлите до целого числа.