Какое количество теплоты выделится при кристаллизации воды массой 1 кг, взятой при температуре 10 °С?

Для того чтобы вычислить количество теплоты, выделяемое при кристаллизации воды массой 1 кг, взятой при температуре 10 °C, нам нужно учесть два процесса: охлаждение воды от 10 °C до 0 °C и собственно процесс кристаллизации (замерзания) воды при 0 °C.

1. Охлаждение воды от 10 °C до 0 °C: Для этого шага мы используем формулу $Q = mc\Delta T$, где:

   • $Q$ — количество теплоты,
   • $m$ — масса воды,
   • $c$ — удельная теплоемкость воды,
   • $\Delta T$ — изменение температуры.

   Удельная теплоемкость воды составляет примерно 4,18 кДж/(кг·°C). Таким образом, при охлаждении 1 кг воды от 10 °C до 0 °C, изменение температуры ($\Delta T$) составляет 10 °C.

2. Кристаллизация воды при 0 °C: Для этого процесса мы используем формулу $Q = mL$, где:

   • $Q$ — количество теплоты,
   • $m$ — масса воды,
   • $L$ — удельная теплота кристаллизации воды.

   Удельная теплота кристаллизации воды составляет примерно 334 кДж/кг. Это количество теплоты необходимо для того, чтобы превратить 1 кг воды при 0 °C в лед при той же температуре.

Теперь вычислим общее количество теплоты, выделяемое в обоих процессах:

1. Охлаждение воды: $Q_1 = 1 \, \text{кг} \times 4,18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \times 10 \, \text{°C} = 41,8 \, \text{кДж}$.
2. Кристаллизация воды: $Q_2 = 1 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг} = 334 \, \text{кДж}$.

Общее количество теплоты: $Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2 = 41,8 \, \text{кДж} + 334 \, \text{кДж} = 375,8 \, \text{кДж}$.

Таким образом, при кристаллизации воды массой 1 кг, взятой при температуре 10 °C, выделится примерно 375,8 кДж теплоты.