В банке содержится 2 кг воды при температуре 18 градусов. Какое количество теплоты отдает вода охлаждающей смеси, в которую погружена банка, если вся вода в банке превращается в лед с температурой 0 градусов?

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно учитывать два процесса: охлаждение воды до 0 градусов Цельсия и затем замораживание этой воды.

1. Охлаждение воды от 18 до 0 градусов Цельсия

Когда вода охлаждается, она отдает теплоту. Количество теплоты, которое отдает вода при охлаждении, можно рассчитать по формуле:

где:

• $Q_1$ — количество теплоты, отданной при охлаждении воды (в Джоулях),
• $m$ — масса воды (в кг),
• $c$ — удельная теплоемкость воды (для воды это 4200 Дж/кг·°C),
• $\Delta t$ — изменение температуры (в нашем случае это $18 - 0 = 18$ градусов).

Подставим данные:

2. Замораживание воды при 0 градусах

После того как вода остынет до 0 градусов, она начнет замерзать, и в этом процессе также будет выделяться теплота. Количество теплоты, необходимое для замерзания воды, рассчитывается по формуле:

где:

• $Q_2$ — количество теплоты, выделенное при замораживании (в Джоулях),
• $m$ — масса воды (2 кг),
• $\lambda$ — удельная теплота плавления льда (это 334000 Дж/кг для воды).

Подставляем данные:

Общее количество теплоты

Теперь, чтобы узнать общее количество теплоты, которое отдаст вода при охлаждении и замораживании, нужно сложить $Q_1$ и $Q_2$:

Таким образом, вода в банке отдаст охлаждающей смеси 819200 Дж тепла.