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:

\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\),

где:
\(Q\) - количество выделившейся теплоты,
\(m\) - масса вещества,
\(c\) - удельная теплоемкость вещества,
\(\Delta T\) - 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:
\(\Delta T = T_{\text{конечная}} - T_{\text{начальная}} = 0 - 20 = -20\) °C.

Теперь можем вычислить количество выделившейся теплоты:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T = 2 \cdot 4.18 \cdot -20 = -167.2\) 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:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T\),

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

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

Теперь мы можем вычислить количество выделившейся теплоты:
\(Q = m \cdot c \cdot \Delta T = 1 \cdot 2.09 \cdot 20 = 41.8\) 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.