Какова полезная мощность морозильной камеры холодильника, если школьнику удалось охладить бутылку с водой с 20∘C

Тема урока: Расчет полезной мощности морозильной камеры холодильника

Описание: Полезная мощность морозильной камеры холодильника показывает, сколько энергии холодильник потребляет для охлаждения или замораживания продуктов. Для решения данной задачи нам потребуется следующая информация:

1. Масса воды, которую удалось охладить: m = 0,25 кг (поскольку плотность воды равна 1000 кг/м3 и объем воды равен 0,25 л, а 1 л воды имеет массу 1 кг).
2. Изменение температуры: ΔT = 20°C - 0°C = 20°C.
3. Время охлаждения: t = 6 часов = 6 × 3600 секунд (преобразуем часы в секунды).

Для расчета полезной мощности воспользуемся формулой:

Полезная мощность = (Изменение энергии) / (Время охлаждения)

Первоначально нужно рассчитать изменение энергии. Вода охлаждается до температуры плавления льда (0°C) и затем превращается в лед:

Изменение энергии = (теплота плавления льда × масса воды) + (удельная теплоемкость воды × масса воды × изменение температуры)

Изменение энергии = (340 кДж/кг × 0,25 кг) + (4200 Дж/(кг⋅°C) × 0,25 кг × 20°C)

Теперь рассчитаем полезную мощность:

Полезная мощность = (Изменение энергии) / (Время охлаждения)

Далее округлим ответ, выраженный в ваттах, до десятых долей.

Например: Какова полезная мощность морозильной камеры холодильника, если школьнику удалось охладить бутылку с водой с 20∘C до 0∘C за шесть часов, и в стакан удалось налить только 0,25 л воды из этой бутылки?

Совет: Убедитесь, что правильно преобразовали все единицы измерения и используйте формулу для расчета полезной мощности в холодильнике.

Задание для закрепления: Если масса воды для охлаждения составляет 0,5 кг, а изменение температуры равно 10°C, сколько полезной мощности потребуется холодильнику, чтобы охладить воду за 4 часа? (Удельная теплота плавления льда составляет 340 кДж/кг, а удельная теплоемкость воды равна 4200 Дж/(кг⋅∘C)).