При изготовлении льда в морозильной камере домашнего холодильника потребовалось 7 мин для того, чтобы охладить воду от 4 °С до 0 °С. Удельная теплоёмкость воды cв = 4200 Дж/(кг ·…
При изготовлении льда в морозильной камере домашнего холодильника потребовалось 7 мин для того, чтобы охладить воду от 4 °С до 0 °С. Удельная теплоёмкость воды cв = 4200 Дж/(кг · °C), удельная теплоёмкость льда cл = 2100 Дж/(кг · °C), удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг. 1) Какое количество теплоты отдала вода при охлаждении до 0 °C, если её масса 100 г? 2) Сколько времени потребуется для превращения этой воды в лёд, если мощность холодильника не меняется? Ответ выразить в минутах и округлить до десятых. 3) Для охлаждения лимонада на празднике Пете потребуется 500 г льда. За какое время до прихода гостей он должен поставить в холодильник воду при температуре 4 °С, чтобы она успела замёрзнуть? Напишите полное решение этой задачи.
Количество теплоты, отданное вода при охлаждении до 0°C: Q = mcΔT = 0.1 kg * 4200 J/(kg·°C) * 4°C = 1680 J
Время превращения воды в лед: Q = mL = 0.1 kg * 330 kJ/kg = 33 kJ = 33000 J Время = Q / P = 33000 J / P, где P - мощность холодильника (в Дж/с)
Для замерзания 500 г льда: Q = 0.5 kg * 330 kJ/kg = 165 kJ Для охлаждения до 0°C и превращения в лед потребуется: 1680 J + 165000 J = 166680 J
Теперь, чтобы найти время, Пете нужно подождать, можно воспользоваться вторым законом Ньютона о движении тепла: Q = mcdT, где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды, dT - изменение температуры 166680 J = 0.1 kg * 4200 J/(kg·°C) * ΔT + 0.1 kg * 330 kJ/kg ΔT = (166680 J - 33 kJ) / (0.1 kg * 4200 J/(kg·°C)) = 35°C
Таким образом, Пете следует поставить воду в холодильник за 35 минут до прихода гостей.
