Какое количество теплоты выделяется при образовании из воды массой 100 г взятой при 10 градусов цельсия...

Для решения этой задачи необходимо учитывать несколько этапов изменения состояния воды и льда. Давайте разберем их по порядку:

1. Охлаждение воды от 10°C до 0°C:

   На этом этапе вода охлаждается до точки замерзания. Количество теплоты, которое выделяется при этом, можно рассчитать с использованием формулы для изменения температуры:

   [ Q_1 = mc\Delta T ]

   где:

   • ( m = 100 ) г = 0.1 кг — масса воды,
   • ( c = 4.18 ) кДж/(кг·°C) — удельная теплоёмкость воды,
   • ( \Delta T = 10 - 0 = 10 )°C — изменение температуры.

   Подставим значения:

   [ Q_1 = 0.1 \, \text{кг} \times 4.18 \, \text{кДж/(кг·°C)} \times 10 \, \text{°C} = 4.18 \, \text{кДж} ]

2. Замерзание воды при 0°C:

   При замерзании вода превращается в лёд, и для этого необходимо учесть скрытую теплоту плавления. Количество теплоты, выделяемое при замерзании, рассчитывается по формуле:

   [ Q_2 = mL ]

   где:

   • ( L = 334 ) кДж/кг — удельная теплота плавления льда.

   Подставим значения:

   [ Q_2 = 0.1 \, \text{кг} \times 334 \, \text{кДж/кг} = 33.4 \, \text{кДж} ]

3. Охлаждение льда от 0°C до -20°C:

   На этом этапе лёд охлаждается до -20°C. Количество теплоты, которое выделяется при этом, рассчитывается с использованием формулы для изменения температуры:

   [ Q_3 = mc'\Delta T' ]

   где:

   • ( c' = 2.09 ) кДж/(кг·°C) — удельная теплоёмкость льда,
   • ( \Delta T' = 0 - (-20) = 20 )°C — изменение температуры.

   Подставим значения:

   [ Q_3 = 0.1 \, \text{кг} \times 2.09 \, \text{кДж/(кг·°C)} \times 20 \, \text{°C} = 4.18 \, \text{кДж} ]

Теперь складываем все количества теплоты:

[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 = 4.18 \, \text{кДж} + 33.4 \, \text{кДж} + 4.18 \, \text{кДж} = 41.76 \, \text{кДж} ]

Таким образом, при образовании из воды массой 100 г, взятой при 10°C, льда с температурой -20°C выделяется 41.76 кДж теплоты.

Для решения данной задачи необходимо знать удельную теплоту плавления льда, которая составляет 334 Дж/г.

Сначала определим количество теплоты, необходимое для нагрева льда до точки плавления (0 градусов Цельсия): Q1 = m c Δt, где m - масса льда (100 г), c - удельная теплоемкость льда (2,1 Дж/(г*°C)), Δt - изменение температуры (0 - (-20) = 20 °C).

Q1 = 100 г 2,1 Дж/(г°C) * 20 °C = 4200 Дж.

Теперь определим количество теплоты, необходимое для плавления льда: Q2 = m * L, где L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г).

Q2 = 100 г * 334 Дж/г = 33400 Дж.

Итак, общее количество выделившейся теплоты при образовании из воды массой 100 г льда при 10 градусах Цельсия с температурой -20 градусов Цельсия составит: Q = Q1 + Q2 = 4200 Дж + 33400 Дж = 37600 Дж.

Для расчета количества теплоты, выделяемой при образовании льда из воды, используем формулу Q = m c ΔT, где m - масса воды, c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/(гС)), ΔT - разница температур. Подставляем значения: m = 100 г, ΔT = 30 градусов (10 градусов - (-20 градусов)). Получаем Q = 100 г 4,186 Дж/(гС) 30 градусов = 12 558 Дж.