Какое количество теплоты выделится при превращении 500 г стоградусной воды в лёд при температуре 0 градусов? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь.

Для решения этой задачи нужно учесть два этапа:

1. Охлаждение воды с 100°C до 0°C.

2. Преобразование воды в лёд при 0°C.

Этап 1: Охлаждение воды

Для того чтобы рассчитать количество теплоты, которое выделяется при охлаждении воды с 100°C до 0°C, используем формулу для теплопередачи:

$Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T$

где:

• $m$ — масса воды (500 г = 0,5 кг),

• $c$ — удельная теплоёмкость воды (приблизительно 4200 Дж/(кг·°C)),

• $\Delta T$ — изменение температуры ($T_{\text{нач}} - T_{\text{кон}} = 100 - 0 = 100$°C).

Подставляем значения в формулу:

Этап 2: Превращение воды в лёд

Для того чтобы найти количество теплоты, которое выделяется при превращении воды в лёд, используется формула:

где:

• $L_f$ — удельная теплота плавления льда (приблизительно 334000 Дж/кг),

• $m$ — масса воды (0,5 кг).

Подставляем значения в формулу:

Общее количество теплоты

Теперь складываем оба этапа, так как оба процесса происходят последовательно:

Итак, общее количество теплоты, которое выделится при превращении 500 г стоградусной воды в лёд при температуре 0°C, равно 377000 Дж.