Крош и Ежик обнаружили бочку с чистой, но очень странной водой её температура была отрицательной -15 °С, а агрегатное состояние жидким. Не подумав, Крош ударил по бочке лапкой,…
Крош и Ежик обнаружили бочку с чистой, но очень странной водой её температура была отрицательной -15 °С, а агрегатное состояние жидким. Не подумав, Крош ударил по бочке лапкой, вследствие чего насть воды немедленно замерзла. Какой процент воды превратился в лед? Ответ округлите до целых и запишите без указания значка «16». Удельная теплота кристаллизации воды А. 330 кДж/кг, удельная теплоемкость воды с 4200 (Дж/кг "С).
Чтобы решить задачу, нужно рассмотреть, что происходит с водой в бочке при ударе, когда температура уже ниже нуля. При этом необходимо учитывать, что вода при температуре -15 °C находится в состоянии, близком к замерзанию, но всё ещё остается в жидком состоянии.
Исходные данные:
- Температура воды: -15 °C
- Удельная теплота кристаллизации воды (L): 330 кДж/кг
- Удельная теплоемкость воды (c): 4200 Дж/(кг·°C)
Шаги решения:
Определение температуры, до которой надо охладить воду для замерзания.
- Вода замерзает при 0 °C, а у нас температура -15 °C. Следовательно, чтобы вода замерзла, необходимо, чтобы она остыла на 15 °C.
Рассчёт необходимого количества теплоты для замерзания воды.
- Для того чтобы замерзнуть, воде необходимо выделить теплоту, равную удельной теплоте кристаллизации.
- При этом до замерзания, с -15 °C до 0 °C, еще будет выделяться тепло, которое можно рассчитать по формуле: \[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \]
- \( Q_1 \): количество теплоты, выделяемое при охлаждении воды до 0 °C.
- \( m \): масса воды в кг.
- \( c \): удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг·°C)).
- \( \Delta T \): изменение температуры (15 °C).
Выделение теплоты при замерзании.
- После достижения 0 °C вся оставшаяся вода начнет замерзать, и здесь будет выделяться теплота: \[ Q_2 = m \cdot L \]
- \( Q_2 \): количество теплоты, выделяемое при замерзании.
- \( L \): удельная теплота кристаллизации (330 кДж/кг = 330000 Дж/кг).
Итоговая теплота.
- Общая теплота, которую необходимо теплоотвести, чтобы вся вода замерзла: \[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 = m \cdot c \cdot 15 + m \cdot 330000 \]
Вывод о проценте воды, который замерзнет.
- Если температура воды изначально была -15 °C, то вся вода при резком охлаждении и замерзании завершит процесс. Следовательно, можно утверждать, что вся вода (100 %) превращается в лед, поскольку она уже изначально находилась в состоянии, когда шаг к замерзанию был минимальным.
Ответ:
Таким образом, 100 % воды в бочке превращается в лед, то есть ответ — 100 (без знака процента).
