Question

Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 5л воды имеющей температуру 0 градусов цельсия, и последующем её охлаждении до -20 градусов цельсия.

Answer 1

Ответ:

Q=1860 кДж

Объяснение:

Q=Q₁+Q₂

m=ρ*V=1000*0,005=5 кг

Q₁=λ*m=330*5=1650 кДж

Q₂=ρв*m*(t₁-t₂)=ρв*m*(t₁-t₂)=2100*5*[0-(-20)]=210000 Дж=210 кДж

Q=1650+210=1860 кДж

Answer 2

Для рассчета количества теплоты, выделяющегося при кристаллизации и последующем охлаждении воды, мы должны учитывать два процесса: первый - это кристаллизация воды при 0 градусов Цельсия, и второй - охлаждение полученного льда до -20 градусов Цельсия.

1. Кристаллизация воды при 0 градусов Цельсия: Когда вода начинает кристаллизоваться при 0 градусах Цельсия, она отдает свою теплоту среде. Для вычисления этого количества теплоты, используем формулу:

Q1 = m * L_f

где: Q1 - количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации (в Дж) m - масса воды (в кг) L_f - удельная теплота кристаллизации воды (постоянная равная 334 кДж/кг)

Массу воды (m) можно найти, зная её плотность. Наиболее распространенное значение плотности воды при 0 градусов Цельсия - 1000 кг/м³.

m = V * ρ

где: V - объем воды (в м³) ρ - плотность воды при 0 градусов Цельсия (1000 кг/м³)

Переведем 5 л воды в кубические метры:

V = 5 л = 0,005 м³

Теперь можно найти массу воды:

m = 0,005 м³ * 1000 кг/м³ = 5 кг

Теперь рассчитаем количество теплоты Q1:

Q1 = 5 кг * 334 кДж/кг = 1670 кДж

2. Охлаждение льда от 0 градусов до -20 градусов Цельсия: Когда лед охлаждается с 0 градусов до -20 градусов Цельсия, ему приходится отдавать теплоту окружающей среде. Для вычисления этого количества теплоты используем формулу:

Q2 = m * c * ΔT

где: Q2 - количество теплоты, выделяющееся при охлаждении льда (в Дж) m - масса льда (в кг) - такая же, как масса воды c - удельная теплоемкость льда (постоянная равная 2100 Дж/(кг·°C)) ΔT - изменение температуры (в градусах Цельсия) - от 0 градусов до -20 градусов Цельсия

ΔT = -20 градусов - 0 градусов = -20 градусов

Теперь рассчитаем количество теплоты Q2:

Q2 = 5 кг * 2100 Дж/(кг·°C) * (-20 градусов) = -210000 Дж

Обратите внимание, что величина Q2 имеет отрицательный знак, что означает, что при охлаждении льда он отдаст данное количество тепла окружающей среде.

Теперь, чтобы найти общее количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации и последующем охлаждении, сложим значения Q1 и Q2:

Общее количество теплоты = Q1 + Q2 = 1670 кДж - 210000 Дж = 1460 кДж

Итак, при кристаллизации 5 л воды при 0 градусов Цельсия и последующем её охлаждении до -20 градусов Цельсия выделится 1460 килоджоулей (кДж) теплоты.