Question

При соблюдении некоторых мер предосторожности воду можно переохладить, то есть охладить ниже 0 °С. Пробирку, содержащую 12 г переохлаждённой воды с температурой —5 °С, встряхивают. При этом часть воды замерзает. Какова масса m образовавшегося льда? Теплообменом с окружающей средой и теплоёмкостью самой пробирки можно пренебречь.

Answer 1

Дано:
- масса воды m1 = 12 г = 0.012 кг
- температура воды T1 = -5 °C
- удельная теплоемкость воды c = 4180 Дж/(кг·°C)
- удельная теплота замерзания воды L = 334000 Дж/кг

Найти:
- масса образовавшегося льда m

Решение:

1. Найдем количество теплоты, необходимое для нагрева переохлажденной воды от -5 °C до 0 °C:
Q1 = m1 * c * (0 - T1)
Q1 = 0.012 * 4180 * (0 - (-5))
Q1 = 0.012 * 4180 * 5
Q1 = 0.012 * 20900
Q1 = 250.8 Дж

2. Теперь найдем количество теплоты, которое выделится при замерзании части воды:
Q2 = m * L
где m - масса замерзшей воды.

3. Условия теплового равновесия:
Q1 = Q2

Подставляем значения:
250.8 = m * 334000

4. Найдем массу льда:
m = 250.8 / 334000
m ≈ 0.000750 kg = 0.750 г

Ответ:
Масса образовавшегося льда составляет 0.750 г.