Дано:
Температура воды T1 = 20 °C = 293 K
Мощность P = 10 Вт
Время t = 1 час = 3600 с
Удельная теплоемкость воды cв = 4200 Дж/(кг·°C)
Теплота плавления льда L = 334000 Дж/кг
Найти:
Масса льда m (кг), которую можно получить за 1 час.
Решение:
1. Рассчитаем количество теплоты, которое выделяется за 1 час:
Q = P * t
Q = 10 Вт * 3600 с = 36000 Дж
2. Эта теплота будет затрачена на нагрев воды до 0°C и ее плавление. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для того, чтобы нагреть воду с 20°C до 0°C:
Q1 = m * cв * (T1 - 0)
Q1 = m * 4200 Дж/(кг·°C) * (20°C - 0°C)
Q1 = m * 4200 * 20 = 84000m Дж
3. Затем потребуется теплота для плавления льда:
Q2 = m * L
Q2 = m * 334000 Дж/кг
Общая теплота, затраченная на нагрев и плавление льда, будет равна сумме Q1 и Q2:
Q = Q1 + Q2
36000 Дж = 84000m + 334000m
36000 = m * (84000 + 334000)
36000 = m * 418000
m = 36000 / 418000
m ≈ 0,086 кг
Ответ:
За 1 час можно получить примерно 0,086 кг льда.