Дано:
- Масса воды, m = 0,4 кг
- Начальная температура воды, T_initial = 90 °C
- Конечная температура льда, T_final = 0 °C
- Удельная теплоемкость воды, c_water = 4200 Дж/(кг·°C)
- Удельная теплота плавления льда, L_f = 334000 Дж/кг
Найти:
- Общее количество тепла Q, которое необходимо отнять.
Решение:
Процесс состоит из трех этапов:
1. Нагревание воды от 90 °C до 0 °C.
2. Плавление льда при 0 °C.
3. Замерзание воды в лед при 0 °C.
1. Рассчитаем количество тепла, необходимое для охлаждения воды от 90 °C до 0 °C:
Q1 = m * c_water * (T_final - T_initial)
Q1 = 0,4 кг * 4200 Дж/(кг·°C) * (0 °C - 90 °C)
Q1 = 0,4 * 4200 * (-90)
Q1 = 0,4 * 4200 * (-90)
Q1 = -151200 Дж
2. Рассчитаем количество тепла, необходимое для замерзания воды в лед:
Q2 = m * L_f
Q2 = 0,4 кг * 334000 Дж/кг
Q2 = 133600 Дж
Теперь сложим оба значения, чтобы получить общее количество тепла Q, которое нужно отнять:
Q_total = Q1 + Q2
Q_total = -151200 Дж + (-133600 Дж)
Q_total = -284800 Дж
Ответ:
Для получения льда с температурой 0 °C из 0,4 кг воды при температуре 90 °C необходимо отнять 284800 Дж тепла.