Переохолоджена вода. Скільки льоду утвориться в 1 л переохолодженої води при температурі -18 оС, якщо спровокувати льодоутворення. Теплообмін з оточуючим середовищем не враховуйте.

Ответ:

Для вирішення цієї задачі використовуємо принцип збереження енергії. Потрібно обчислити, скільки тепла віддасть вода при замерзанні, та скільки енергії потрібно, щоб охолодити решту води до -18 °C.

1. Енергія, необхідна для замерзання 1 л води (це ж 1 кг), визначається як Q1 = m * L, де L - питома теплота кристалізації води (334000 Дж/кг), m - маса води.

2. Енергія, яка вивільняється при охолодженні льоду від 0 °C до -18 °C, визначається як Q2 = m * c * ΔT, де c - питома теплоємність льоду (2100 Дж/(кг·°C)), ΔT - зміна температури.

Проте, в задачі стоїть питання про кількість утвореного льоду, виходячи з умови, що вся вода не замерзає відразу. Спочатку потрібно зрозуміти, що частина води замерзає, а енергія, що вивільняється при цьому, йде на охолодження решти води до -18 °C. Однак, без конкретних числових даних про масу води, що замерзає, чи додаткових умов, задача не містить достатньої інформації для розрахунку.

Якщо ми виходимо з того, що умова задачі просить нас розглянути спонтанне замерзання всього об'єму води (1 л), то вся вода перетворюється на лід при температурі -18 °C без необхідності розрахунку частини, що замерзає, тому що умова про теплообмін з оточуючим середовищем не враховується, і ми не враховуємо етапи поступового замерзання.