1) нагревание льда от -10 гр. до температуры плавления.
с(льда)=2100 Дж/кг*°С
Q1=c*m*Δt; Δt=(tпл - t1)
Q1=2100 * 0,358 * (0 - (-20))=
21 * 358*2=15 036 Дж=15,036 кДж
2) плавление льда
λ(льда)=340 кДж/кг
Q2=λm=340 000 Дж/кг * 0,358 кг=340 * 358=121 720 Дж=121,72 кДж
3) нагревание воды от 0 до 20°С
с(воды)=4200 Дж/кг*°С
Q3=c*m*Δt; Δt=t2 - tпл.
Q3=4200 * 0,358 * (20 - 0)=42*358*2=30 072 Дж=30,072 кДж.
4) охлаждение воды от 20°С до 0
Q4=Q3=30,072 кДж
5) кристаллизация воды
Q5=Q2=121,72 кДж
6) охлаждение образовавшегося льда от 0 до -20°С
Q6=Q1=15,036 кДж.
При нагревании льда и воды затрачивается столько же тепла, сколько потом выделяется при их охлаждении. Формула одинаковая и значение величин одинаковые (масса, разность температур и удельная теплоемкость воды и льда).
При плавлении и кристаллизации воды поглощается и выделяется одинаковое количество тепла по той же причине.
l₁ = 21 см = 0,21 м
l₂ = ?
l₂ найдём из закона равновесия рычага:
F₁ = 25 H
l₁ = 0,21 м
F₂ = 150 H
l = 0,21 + 0,035 = 0,245 м = 24,5 см