Через какое время вся вода изменится в лед при остывании от 10°C до 0°C в морозильной камере? Учитывая удельную

Суть вопроса: Охлаждение и стадии изменения фазы воды

Инструкция:

Для решения данной задачи нам необходимо учесть, что вода изменяет свою фазу с жидкой на твердую при понижении температуры до 0°C. В процессе охлаждения от 10°C до 0°C, вся вода будет пребывать в жидком состоянии.

Формула, которую мы можем использовать для решения этой задачи, основана на законе сохранения энергии:

Q = m * c * ΔT

где Q - количество теплоты, m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры.

Для нашей задачи ΔT = 10°C - 0°C = 10°C

Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, необходимое для охлаждения воды:

Q = m * c * ΔT

Q = m * 4200 Дж/кг°C * 10°C

Для полного замерзания вся вода должна отдать свое количество теплоты плавления:

Q = m * 3,3 • 105 Дж/кг

Теперь у нас есть два выражения для количества теплоты. Приравниваем их:

m * 4200 Дж/кг°C * 10°C = m * 3,3 • 105 Дж/кг

42000 * m = 3,3 • 105 * m

Решая уравнение, получаем:

42000 = 3,3 • 105

m = (3,3 • 105) / 42000

m ≈ 7,86 кг

Итак, для полного замерзания 7,86 кг воды потребуется некоторое время, но точное время зависит от условий морозильной камеры и других факторов. Результаты данного расчета могут быть использованы только как приближение.

Совет:
Для лучшего понимания данной задачи, рекомендуется ознакомиться с законами сохранения энергии и фазами изменения вещества.

Дополнительное упражнение:
Сколько теплоты будет выделяться при замерзании 3 кг воды при той же температуре изменения от 10°C до 0°C?