Решение: Количество теплоты при охлаждении
Зависимость температуры $1\,\text{кг}$ воды от времени в процессе охлаждения представлена на графике. Какое количество теплоты выделилось за $55\,\text{мин}$ охлаждения?
Используйте значения: удельная теплоёмкость воды $c_\text{в} = 4200\,\text{Дж}/(\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C})$, удельная теплота плавления льда $\lambda = 3{,}3\cdot10^5\,\text{Дж/кг}$, удельная теплоёмкость льда $c_\text{л} = 2100\,\text{Дж}/(\text{кг}\cdot{}^\circ\text{C})$.
Решение по шагам
5 шаговПо графику вода охлаждается от $20^\circ\text{C}$ до $0^\circ\text{C}$, затем при постоянной температуре кристаллизуется, после чего лёд охлаждается до $-20^\circ\text{C}$.
$$Q = Q_1 + Q_2 + Q_3$$Количество теплоты, выделившееся при охлаждении воды до температуры кристаллизации:
$$Q_1 = mc_\text{в}(20-0) = 1\cdot4200\cdot20 = 84000\ \text{Дж}$$При кристаллизации воды выделяется теплота:
$$Q_2 = m\lambda = 1\cdot3{,}3\cdot10^5 = 330000\ \text{Дж}$$После кристаллизации лёд охлаждается от $0^\circ\text{C}$ до $-20^\circ\text{C}$:
$$Q_3 = mc_\text{л}(0-(-20)) = 1\cdot2100\cdot20 = 42000\ \text{Дж}$$Суммарное количество выделившейся теплоты:
$$Q = 84000 + 330000 + 42000 = 456000\ \text{Дж}$$$4{,}56\cdot10^5\ \text{Дж}$
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не учитывать теплоту кристаллизации на горизонтальном участке графика.
Использовать удельную теплоёмкость воды для охлаждения льда.
Считать только изменение температуры и не учитывать фазовый переход.