Дано:
- мощность чайника P = 2 кВт = 2000 Вт
- время кипячения t = 6 мин = 6 * 60 = 360 секунд
- масса воды m = 1,5 л = 1,5 * 10^-3 м³ = 1,5 кг (при плотности воды 1000 кг/м³)
- удельная теплоёмкость воды c = 4200 Дж/(кг·°C)
- температура кипения воды T_кип = 100 °C
- начальная температура воды T_нач = ?
Найти: начальная температура воды T_нач.
Решение:
Чайник передает теплоту воде. Количество теплоты, которое передается воде, можно вычислить по формуле:
Q = P * t
где Q — количество теплоты, P — мощность, t — время.
Так как вся теплота идет на нагрев воды, то эта теплота равна:
Q = m * c * (T_кип - T_нач)
где m — масса воды, c — удельная теплоемкость, T_кип — конечная температура (температура кипения), T_нач — начальная температура воды.
Приравняем два выражения для тепла:
P * t = m * c * (T_кип - T_нач)
Подставим известные значения:
2000 * 360 = 1,5 * 4200 * (100 - T_нач)
720000 = 6300 * (100 - T_нач)
Теперь разделим обе стороны уравнения на 6300:
720000 / 6300 = 100 - T_нач
114,29 = 100 - T_нач
T_нач = 100 - 114,29
T_нач = -14,29 °C
Ответ: начальная температура воды составляет примерно -14,3 °C.