Дано:
Масса воды (m) = 500 г = 0.5 кг
Начальная температура воды (T1) = 0 °C
Температура льда (T2) = -10 °C
Удельная теплота плавления льда (L) = 334 кДж/кг
Найти:
Количество теплоты, выделяемое при превращении 500 г воды в лед при температуре -10 °С.
Решение:
Сначала необходимо охладить воду до температуры замерзания и затем превратить ее в лед.
1. Количество теплоты для охлаждения воды до 0 °C:
Q1 = m * c * ΔT,
где c - удельная теплоемкость воды (4.18 кДж/(кг·°C)), ΔT - изменение температуры.
2. Количество теплоты для замерзания воды в лед при 0 °C:
Q2 = m * L.
3. Количество теплоты для дополнительного охлаждения льда до -10 °C (поскольку льду при этой температуре также требуется отдавать тепло):
Q3 = m * c * ΔT,
где ΔT = T2 - 0.
Суммарное количество теплоты:
Q_total = Q1 + Q2 + Q3
Подставим известные значения и рассчитаем:
Q1 = 0.5 * 4.18 * 0 = 0 кДж (воду охлаждаем до 0 °C)
Q2 = 0.5 * 334 = 167 кДж (вода превращается в лед)
Q3 = 0.5 * 4.18 * (-10) = -20.9 кДж (охлаждаем лед до -10 °C)
Q_total = 0 + 167 - 20.9 = 146.1 кДж
Ответ:
Количество теплоты, выделяемое при превращении 500 г воды в лед при температуре -10 °C, составляет 146.1 кДж.