Дано:
Масса воды (m) = 2,1 кг,
Начальная температура воды (T1) = 10 °C = 10 + 273 = 283 K,
Конечная температура воды (T2) = 100 °C = 100 + 273 = 373 K,
Удельная теплоемкость воды (c) = 4200 Дж/кг·°C,
Удельная теплота парообразования воды (L) = 2,3 * 10^6 Дж/кг.
Найти:
Время, за которое вода выкипит.
Решение:
Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагрева воды от начальной до конечной температуры:
Q1 = m * c * (T2 - T1) = 2,1 * 4200 * (373 - 283) = 2,1 * 4200 * 90 = 793800 Дж.
Затем определим количество теплоты, необходимое для испарения всей воды:
Q2 = m * L = 2,1 * 2,3 * 10^6 = 4,83 * 10^6 Дж.
Теперь найдем общее количество теплоты, необходимое для нагрева и испарения:
Q_total = Q1 + Q2 = 793800 + 4,83 * 10^6 = 5,6238 * 10^6 Дж.
Теперь найдем количество теплоты, которое нагреватель может передать за одну минуту:
Q_per_minute = m * c * (T_boiling - T_initial) = 2,1 * 4200 * (100 - 20) = 2,1 * 4200 * 80 = 705600 Дж.
Наконец, найдем время, за которое вся вода выкипит:
Time = Q_total / Q_per_minute = (5,6238 * 10^6) / 705600 ≈ 7,97 минут.
Теперь переведем время в секунды:
Time_seconds = 7,97 * 60 ≈ 478,2 секунды.
Ответ:
Время, за которое полностью выкипит 2,1 литра воды, составляет примерно 478 секунд.