Задание №8 — ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем график зависимости температуры воды от времени. На графике выделяются три участка: охлаждение воды, кристаллизация (замерзание) при постоянной температуре и охлаждение льда.

По условию нам необходимо найти количество теплоты, которое выделилось при охлаждении воды до температуры замерзания. Это соответствует первому наклонному участку графика.

Дано:
$m = 1 \text{ кг}$
$t_1 = 20 \text{ }^\circ\text{C}$ (начальная температура воды по графику)
$t_2 = 0 \text{ }^\circ\text{C}$ (температура замерзания воды по графику)
$c_в = 4200 \text{ Дж/(кг}\cdot^\circ\text{C)}$ (удельная теплоемкость воды — табличное значение)

Найти:
$Q - ?$

Математическая модель и расчет:
Количество теплоты, выделяющееся при охлаждении вещества, рассчитывается по формуле:
$Q = c_в \cdot m \cdot (t_1 - t_2)$

Подставим численные значения в формулу:
$Q = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}\cdot^\circ\text{C}} \cdot 1 \text{ кг} \cdot (20 \text{ }^\circ\text{C} - 0 \text{ }^\circ\text{C})$
$Q = 4200 \cdot 1 \cdot 20 = 84000 \text{ Дж}$

Переведем полученный результат в килоджоули (кДж), так как в условии требуется ответ в этих единицах:
$1 \text{ кДж} = 1000 \text{ Дж}$
$Q = \frac{84000}{1000} \text{ кДж} = 84 \text{ кДж}$

Ответ: 84

Источник: ФИПИ