Яка кількість енергії виділяється під час охолодження 2 кг води з 20 °C до температури її кристалізації і перетворення

Evgenyevna

54

Для решения этой задачи, мы будем использовать формулу для расчета количества выделившейся теплоты. Формула выглядит следующим образом:

$Q=m\cdot c\cdot \mathrm{\Delta }T$,

где:
$Q$ - количество выделившейся теплоты,
$m$ - масса вещества,
$c$ - удельная теплоемкость вещества,
$\mathrm{\Delta }T$ - изменение температуры.

Округлим значение удельной теплоемкости воды до 4,18 кДж/(кг⋅°C). Также, учтем, что температура кристаллизации воды составляет 0 °C.

Первый этап задачи заключается в определении количества выделившейся теплоты при охлаждении воды.
Масса воды равна 2 кг, начальная температура равна 20 °C, и конечная температура равна 0 °C. Чтобы найти количество выделившейся теплоты, мы должны знать удельную теплоемкость воды.

Определим изменение температуры:
$\mathrm{\Delta }T=T_{\text{конечная}}-T_{\text{начальная}}=0-20=-20$ °C.

Теперь можем вычислить количество выделившейся теплоты:
$Q=m\cdot c\cdot \mathrm{\Delta }T=2\cdot 4.18\cdot -20=-167.2$ кДж.

Количество выделившейся теплоты при охлаждении воды составляет $-167.2$ кДж.

Второй этап задачи заключается в определении количества выделившейся теплоты при трансформации воды в лед.
Масса воды, превращенной в лед, равна 1 кг. Чтобы найти количество выделившейся теплоты, мы должны знать удельную теплоемкость льда.

Здесь мы можем использовать формулу в той же форме:
$Q=m\cdot c\cdot \mathrm{\Delta }T$,

где $c$ - удельная теплоемкость льда.
Удельная теплоемкость льда равна 2.09 кДж/(кг⋅°C).

Изменение температуры:
$\mathrm{\Delta }T=T_{\text{конечная}}-T_{\text{начальная}}=0-(-20)=20$ °C.

Теперь мы можем вычислить количество выделившейся теплоты:
$Q=m\cdot c\cdot \mathrm{\Delta }T=1\cdot 2.09\cdot 20=41.8$ кДж.

Количество выделившейся теплоты при трансформации воды в лед составляет 41.8 кДж.

Теперь, чтобы получить общее количество выделившейся теплоты, мы должны сложить результаты для охлаждения и превращения воды в лед:

$-167.2+41.8=-125.4$ кДж.

Ответ: Количество выделившейся теплоты при охлаждении 2 кг воды с 20 °C до температуры ее кристаллизации и превращении 1 кг воды в лед в медной посудине массой составляет -125.4 кДж.