Дано:
- масса воды, m = 2 кг
- начальная температура воды, t1 = 80 °C
- конечная температура льда, t2 = -5 °C
- удельная теплоёмкость воды, cв = 4200 Дж/(кг·°C)
- удельная теплоёмкость льда, cлед = 2100 Дж/(кг·°C)
- теплота плавления льда, Lпл = 334 000 Дж/кг
- температура плавления льда, tпл = 0 °C
Найти: количество теплоты, которое выделится при охлаждении воды от 80 °C до льда при -5 °C.
Решение:
Для вычисления количества теплоты необходимо пройти несколько этапов:
1. Охлаждение воды от 80 °C до 0 °C:
Q1 = m * cв * (t1 - tпл)
Q1 = 2 * 4200 * (80 - 0)
Q1 = 2 * 4200 * 80 = 672 000 Дж
2. Превращение воды в лёд при 0 °C:
Q2 = m * Lпл
Q2 = 2 * 334 000
Q2 = 668 000 Дж
3. Охлаждение льда от 0 °C до -5 °C:
Q3 = m * cлед * (t2 - tпл)
Q3 = 2 * 2100 * (-5 - 0)
Q3 = 2 * 2100 * (-5) = -21 000 Дж
Теперь находим общее количество теплоты, которое выделится:
Qобщ = Q1 + Q2 + Q3
Qобщ = 672 000 + 668 000 + (-21 000)
Qобщ = 1 319 000 - 21 000
Qобщ = 1 298 000 Дж
Ответ: 1 298 000 Дж.