Какой объем льда можно получить при откачивании воздуха из колокола воздушного насоса, если в нем находится 2.00

Vetka_3865

70

Для решения данной задачи нам потребуется использовать закон сохранения энергии. При откачивании воздуха из колокола воздушного насоса происходит переход воды из жидкого состояния в ледяное. Теплота, выделяющаяся при замерзании, должна быть равна работе, совершаемой насосом.

Сначала найдем количество теплоты, необходимое для замерзания воды. Формула для этого:

\[Q_1 = m_1 \cdot L\]

где \(Q_1\) - количество теплоты, \(m_1\) - масса воды, \(L\) - удельная теплота плавления льда.

Подставляя значения, получим:

\[Q_1 = 2.00 \, \text{кг} \cdot 3.3 \times 10^5 \, \text{Дж/кг}\]

Теперь найдем объем льда, получившегося при замерзании воды. Для этого воспользуемся формулой:

\[V = \frac{m_1}{\rho}\]

где \(V\) - объем льда, \(m_1\) - масса воды, \(\rho\) - плотность льда.

Подставляя значения, мы получим:

\[V = \frac{2.00 \, \text{кг}}{900 \, \text{кг/м}^3}\]

Теперь найдем количество теплоты, необходимое для испарения получившегося льда. Формула для этого:

\[Q_2 = m_2 \cdot L"\]

где \(Q_2\) - количество теплоты, \(m_2\) - масса льда, \(L"\) - удельная теплота парообразования воды.

Подставляя значения, получим:

\[Q_2 = V \cdot 900 \, \text{кг/м}^3 \cdot 2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг}\]

Итак, общее количество теплоты, совершенное насосом при откачивании воздуха из колокола воздушного насоса, будет равно разности \(Q_2 - Q_1\).

\[Q_{\text{общ}} = Q_2 - Q_1\]

Подставляя значения, получим:

\[Q_{\text{общ}} = (V \cdot 900 \, \text{кг/м}^3 \cdot 2.3 \times 10^6 \, \text{Дж/кг}) - (2.00 \, \text{кг} \cdot 3.3 \times 10^5 \, \text{Дж/кг})\]

Рассчитаем значение \(Q_{\text{общ}}\) и далее найдем объем льда \(V\) с точностью до сотых.