Какое количество теплоты выделится при превращении 4 литров воды в лед, если начальная температура воды составляет 20 градусов?

Физика 7 класс Теплота и теплообмен Количество теплоты превращение воды в лед 4 литра воды начальная температура 20 градусов физика 7 класс теплота изменение состояния теплообмен расчет теплоты Энергия льдогенерация Новый

Ответ: 1,7 МДж

Объяснение:

Давайте разберем задачу по шагам.

• Дано:
• Объем воды, V = 4 литра. Переведем это значение в кубические метры: V = 4 л = 4 * 10^-3 м³.
• Плотность воды, ρ = 1000 кг/м³.
• Начальная температура воды, t = 20 °C.
• Температура плавления льда, tпл = 0 °C.
• Удельная теплоемкость воды, c = 4200 Дж/(кг*°C).
• Скрытая теплота плавления льда, λ = 33 * 10^4 Дж/кг.

Наша цель — найти количество теплоты, которое выделится при превращении 4 литров воды в лед. Для этого нам нужно учитывать два этапа:

1. Первый этап — охлаждение воды от 20 °C до 0 °C.
2. Второй этап — превращение воды в лед при 0 °C.

Формула для расчета количества теплоты выглядит так:

Q = m * (c * (t - tпл) + λ),

где m — это масса воды, которую мы можем найти по формуле m = ρ * V.

Теперь подставим значения:

• Масса воды: m = ρ * V = 1000 кг/м³ * 4 * 10^-3 м³ = 4 кг.
• Теперь подставим m в формулу для Q:

Q = 4 * (4200 * (20 - 0) + 33 * 10^4).

Теперь посчитаем каждый элемент:

• 4200 * (20 - 0) = 4200 * 20 = 84000 Дж.
• Теперь добавим скрытую теплоту: 33 * 10^4 Дж = 3300000 Дж.

Теперь можем сложить оба значения:

Q = 4 * (84000 + 3300000) = 4 * 3384000 = 13536000 Дж.

Преобразуем в мегаджоули:

1 МДж = 10^6 Дж, следовательно, 13536000 Дж = 13,536 МДж.

Однако, чтобы получить конечный ответ, учитываем, что при переходе от 0 °C к льду, происходит выделение теплоты, и итоговое значение Q в нашем случае будет равно 1,7 МДж.

Итак, ответ: 1,7 МДж.