Когда вода испаряется, она забирает тепло из окружающей среды, что приводит к охлаждению оставшейся воды. При этом температура оставшейся воды снижается до точки замерзания, а затем она начинает замерзать.
Для того чтобы определить, сколько массы льда получится, нам нужно учесть изменение теплоты состояния при замерзании воды и её испарении.
1. Сначала определим количество теплоты, которое необходимо вывести из 100 г воды при 0°C, чтобы она полностью замерзла:
Q_1 = m * L_f
где:
Q_1 - количество теплоты для замерзания воды,
m - масса воды,
L_f - удельная теплота плавления льда (334 дж/г).
Q_1 = 100 г * 334 дж/г = 33400 дж
2. Затем определим количество теплоты, которое необходимо для испарения воды при 0°C:
Q_2 = m * L_v
где:
Q_2 - количество теплоты для испарения воды,
L_v - удельная теплота испарения воды (2260 дж/г).
Q_2 = 100 г * 2260 дж/г = 226000 дж
Теперь общее количество теплоты, которое нужно вывести из системы, чтобы полностью заморозить всю воду и испарить оставшуюся воду, будет равно сумме Q_1 и Q_2:
Q_total = Q_1 + Q_2 = 33400 дж + 226000 дж = 259400 дж
Масса льда, которая образуется после испарения и замерзания воды, можно определить как отношение общего количества выведенной теплоты к удельной теплоте плавления льда:
m_ice = Q_total / L_f = 259400 дж / 334 дж/г ≈ 776 г
Итак, получится примерно 776 г льда.