дано:
масса воды m = 2 кг
начальная температура T_нач = 80 °C
конечная температура T_конеч = -10 °C
удельная теплоемкость воды c_вода = 4180 Дж/(кг·°C)
теплота плавления льда L_плавление = 334000 Дж/кг
удельная теплоемкость льда c_леда = 2100 Дж/(кг·°C).
найти:
количество энергии Q, выделившееся в процессе охлаждения и превращения воды в лед.
решение:
1. Сначала определим количество теплоты, необходимое для охлаждения воды от 80 °C до 0 °C:
Q1 = m * c_вода * (T_конеч - T_нач)
Q1 = 2 кг * 4180 Дж/(кг·°C) * (0 - 80) °C
Q1 = 2 * 4180 * (-80)
Q1 = -668800 Дж.
(Знак минус указывает на то, что энергия выделяется).
2. Затем определим количество теплоты, необходимое для превращения воды в лед при 0 °C:
Q2 = m * L_плавление
Q2 = 2 кг * 334000 Дж/кг
Q2 = -668000 Дж.
(Также выделяется энергия, поэтому знак минус).
3. Далее определим количество теплоты, необходимое для нагревания льда от 0 °C до -10 °C:
Q3 = m * c_леда * (T_конеч - 0) °C
Q3 = 2 кг * 2100 Дж/(кг·°C) * (-10 - 0) °C
Q3 = 2 * 2100 * (-10)
Q3 = -42000 Дж.
4. Теперь найдем общее количество теплоты Q_total:
Q_total = Q1 + Q2 + Q3
Q_total = -668800 Дж + (-668000 Дж) + (-42000 Дж)
Q_total = -1376800 Дж.
ответ:
Количество энергии, выделившееся в процессе охлаждения воды массой 2 кг с 80 градусов до состояния льда при температуре -10 градусов, составляет 1376800 Дж.