Сколько энергии потребуется для подогрева 2 кг воды в чайнике из алюминия, вес которого составляет 500 г, с 20 градусов

Искрящаяся_Фея

38

Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать формулу для расчета тепловой энергии, затраченной на нагревание вещества:

\[ Q = mc\Delta T \]

Где:
Q - тепловая энергия (в джоулях),
m - масса вещества (в килограммах),
c - удельная теплоемкость вещества (в джоулях на килограмм на градус Цельсия),
ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия).

Дано:
m_воды = 2 кг (масса воды),
m_чайника = 0.5 кг (масса чайника),
c_алюминия = 900 Дж/кг °С (удельная теплоемкость алюминия),
ΔT = T_кипение - T_начальная.

Поскольку вода находится в чайнике, для расчета энергии, затраченной на подогрев воды, мы должны учесть и массу чайника, так как он также нагревается. Поэтому, общая масса вещества, для которого мы считаем тепловую энергию:

m_всего = m_воды + m_чайника.

Теперь, давайте рассчитаем тепловую энергию Q:

Q = m_всего * c_алюминия * ΔT.

Для начала, нам нужно найти разницу в температуре (\(ΔT\)). В данной задаче вода нагревается с 20 градусов Цельсия до точки кипения, которая обычно равна 100 градусам Цельсия (но может быть несколько ниже на больших высотах или в условиях измененного давления). Таким образом:

ΔT = T_кипение - T_начальная = 100 °C - 20 °C = 80 °C.

Теперь, найдем общую массу вещества:

m_всего = m_воды + m_чайника = 2 кг + 0.5 кг = 2.5 кг.

Подставляя известные значения в формулу, получим:

Q = 2.5 кг * 900 Дж/кг °С * 80 °C.

Выполняя вычисления, получим:

Q = 2.5 * 900 * 80 = 180,000 Дж.

Таким образом, для подогрева 2 кг воды в чайнике из алюминия с 20 градусов Цельсия до точки кипения понадобится 180,000 Дж тепловой энергии.