Запиши ответ Оказывается, что вода, не содержащая примесей, может быть охлаждена до отрицательных
температур по шкале Цельсия. В таком переохлаждённом состоянии вода термодинамически
неустойчива и в результате, например, механических воздействий частично замерзает,
превращаясь в смесь воды со льдом, при температуре to = 0 °C. Какая часть воды в пробирке,
охлаждённой до температуры t = -7 С, замёрзнет, если пробирку встряхнуть? Теплообменом
воды с пробиркой за время замерзания пренебречь. Теплоёмкость воды с = 4, 2 кДж/(кг. С),
удельная теплота плавления льда А = 340 кДж/кг.
ho
Ответ вырази в процентах и округли до целых.
Ответ: а-​

Чтобы найти, какая часть воды в пробирке замерзнет при встряхивании после охлаждения до -7 °C, воспользуемся следующим подходом, основываясь на законах сохранения энергии и теплового баланса.

Дано:

• Температура воды t = -7 \, ^\circ \text{C}.
• Температура смеси воды и льда после замерзания t_0 = 0 \, ^\circ \text{C}.
• Удельная теплоемкость воды $c = 4.2 \, \text{кДж} / (\text{кг} \cdot ^\circ \text{C})$.
• Удельная теплота плавления льда $\lambda = 340 \, \text{кДж} / \text{кг}$.

Пусть масса воды в пробирке $m$ (нам это значение не дано, но оно сократится в уравнениях).

Решение:

1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева переохлажденной воды от -7 °C до 0 °C:

   $$Q_{\text{нагрев}} = m \cdot c \cdot \Delta t = m \cdot 4.2 \cdot 7 = 29.4 \, m \, \text{кДж}$$

2. Рассчитаем количество теплоты, которое выделяется при замерзании части воды:

   Пусть масса замерзшей воды — это $m_{\text{лед}}$. Тогда количество теплоты, которое выделяется при замерзании этой массы воды, будет:

   $$Q_{\text{замерзание}} = m_{\text{лед}} \cdot \lambda = m_{\text{лед}} \cdot 340 \, \text{кДж}$$

3. Уравнение теплового баланса:

   Чтобы довести воду от -7 °C до 0 °C, энергия $Q_{\text{нагрев}}$ должна быть равна энергии, выделившейся при замерзании некоторой части воды $Q_{\text{замерзание}}$:

   $$Q_{\text{замерзание}} = Q_{\text{нагрев}}$$

   Подставим выражения для $Q_{\text{нагрев}}$ и $Q_{\text{замерзание}}$:

   $$m_{\text{лед}} \cdot 340 = 29.4 \, m$$

4. Найдем долю замерзшей воды:

   Выразим $m_{\text{лед}} / m$:

   $$\frac{m_{\text{лед}}}{m} = \frac{29.4}{340} \approx 0.0865$$

   Переведем это в проценты:

   $$\frac{m_{\text{лед}}}{m} \times 100 \% \approx 8.65\%$$

   Округляя до целого, получаем:

   Ответ: примерно 9% воды замерзнет, если пробирку встряхнуть.