дано:
- объем воды V = 1,5 л = 1,5 * 10^(-3) м³
- плотность воды ρ = 1000 кг/м³ (приблизительно)
- начальная температура воды t1 = 16 °C
- конечная температура воды t2 = 4 °C
- время охлаждения t1 = 20 минут = 20 * 60 = 1200 секунд
- дополнительное время охлаждения t2 = 60 минут = 60 * 60 = 3600 секунд
найти:
количество льда m_лед, которое образовалось.
решение:
1. Найдем массу воды m:
m = V * ρ = 1,5 * 10^(-3) м³ * 1000 кг/м³ = 1,5 кг.
2. Определим количество теплоты Q1, которое было отведено от воды при охлаждении от 16 °C до 4 °C:
Q1 = mc(t2 - t1),
где c - удельная теплоемкость воды ≈ 4180 Дж/(кг·°C).
Подставим значения:
Q1 = 1,5 * 4180 * (4 - 16) = 1,5 * 4180 * (-12) = -75480 Дж.
3. Количество теплоты, которое холодильник отводит из системы за 20 минут, будет равно Q1, или 75480 Дж (по модулю).
4. Рассмотрим, сколько тепла холодильник может отвести за дополнительное время 3600 секунд. Обозначим мощность холодильника P.
P = Q1 / t1 = 75480 Дж / 1200 секунд = 62.9 Вт.
5. Теперь найдем количество тепла Q2, которое холодильник сможет отвести за 3600 секунд:
Q2 = P * t2 = 62.9 Вт * 3600 секунд = 226440 Дж.
6. Учитывая, что после охлаждения до 4 °C у нас есть вода, мы можем начать замораживать ее в лед, когда начинаем этот процесс с 0 °C.
7. Удельная теплота плавления льда L = 334000 Дж/кг.
8. Теперь найдем количество льда, которое может образоваться за счет Q2:
m_лед = Q2 / L = 226440 Дж / 334000 Дж/кг ≈ 0.678 кг.
ответ:
количество льда, образовавшегося в результате охлаждения, составляет примерно 0.678 кг.