За сколько времени вся вода превратится в лëд, если она остынет от 10 градусов C до 0 градусов C за 10 минут? Удельная

Тема: Превращение воды в лëд

Объяснение: Чтобы решить данную задачу, мы можем использовать удельную теплоемкость воды и удельную теплоту плавления.

Сначала нам нужно вычислить количество теплоты, которое необходимо удалить из 1 килограмма воды, чтобы её охладить с 10 градусов C до 0 градусов C. Для этого используем формулу:

Q = m * c * ΔT

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

Подставим значения:

Q = 1 кг * 4200 Дж/кг градусов С * (0 - 10 градусов С)

Q = -42000 Дж

Теперь мы знаем, что для охлаждения 1 килограмма воды необходимо удалить 42000 Дж теплоты. Но удельная теплота плавления нужна для перевода воды в лëд.

Удельная теплота плавления равна 3,3 • 10 в 5 Дж/кг, поэтому нам нужно найти массу воды, которая будет превращена в лëд:

масса воды, превращающейся в лëд = количество теплоты плавления / удельная теплота плавления

масса воды, превращающейся в лëд = -42000 Дж / (3,3 • 10 в 5 Дж/кг)

масса воды, превращающейся в лëд ≈ 0,127 кг

Теперь, чтобы найти время, необходимое для превращения всей воды в лëд, мы должны распространить изменение температуры от 0 градусов С до температуры замерзания на все 10 минут:

Q = m * c * ΔT

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

Примечание: Мы используем ту же формулу, но с другими значениями.

Подставим значения:

Q = 0,127 кг * 4200 Дж/кг градусов С * (0 - 0 градусов С)

Q = 0 Дж

Так как количество теплоты равно 0, мы можем заключить, что вся вода уже замерзла.

Пример использования: Вся вода превратится в лëд за 10 минут.

Совет: Чтобы лучше понять превращение воды в лëд и другие термодинамические процессы, рекомендуется ознакомиться с теорией термодинамики и изучить основные законы сохранения энергии и вещества.

Упражнение: Если масса воды составляет 0,5 кг, за сколько времени она остынет от 20 градусов C до 0 градусов C, используя удельную теплоемкость воды 4200 Дж/кг градусов C? (Удельная теплота плавления равна 3,3 • 10 в 5 Дж/кг)