Question

Лужа, площадь которой 2м^2, покрыта слоем льда толщиной 2 см. Сколько теплоты выделила вода при замерзании.

Answer 1

Для решения данной задачи мы должны использовать формулу, связывающую теплоту, массу и изменение температуры вещества. Формула выглядит следующим образом:

Q = m * c * ΔT,

где Q - теплота, выделяемая веществом при изменении его состояния, m - масса вещества, c - удельная теплоёмкость вещества, ΔT - изменение температуры.

Первым шагом необходимо рассчитать массу воды, присутствующей в луже. Для этого используем следующую формулу:

m = ρ * V,

где m - масса воды, ρ - плотность воды, V - объём воды.

Плотность воды составляет 1 г/см^3, значит:

m = 1 г/см^3 * 2 м^2 * (2 см * 100 см/1 м)^3 = 1 г/см^3 * 2 м^2 * (200 см^3/1 м)^3 = 1 г/см^3 * 2 м^2 * 8000000 см^3 = 16,000,000 г.

Теперь у нас есть масса воды - 16,000,000 г.

Следующим шагом необходимо рассчитать изменение температуры воды при замерзании.

Из условия задачи известно, что вода замерзает, т.е. происходит переход из жидкого состояния в твердое состояние. Температура замерзания воды равна 0°C. Значит ΔT = 0°C - (-2°C) = 2°C.

Теперь у нас есть масса воды - 16,000,000 г и изменение температуры - 2°C. Найдем удельную теплоёмкость воды из таблицы значений - она равна 4.18 Дж/(г * °C).

Теперь можем подставить все полученные значения в формулу для рассчета теплоты:

Q = m * c * ΔT = 16,000,000 г * 4.18 Дж/(г * °C) * 2°C = 133,760,000 Дж.

Итак, вода выделила 133,760,000 Дж теплоты при замерзании.