Номер 17, страница 17 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Тепловые явления. ТЗ-7. Плавление и отвердевание - номер 17, страница 17.

Условие.

17. Замёрзнет ли вся вода массой 100 г, взятая при температуре 0 °С, если она передаст окружающим телам количество теплоты, равное 34 кДж? Ответ обоснуйте.

Решение.

Дано:

$m = 100$ г

$t = 0$ °C

$Q_{отд} = 34$ кДж

$\lambda = 3,3 \cdot 10^5$ Дж/кг (удельная теплота кристаллизации воды)

$m = 100 \text{ г} = 0,1 \text{ кг}$

$Q_{отд} = 34 \text{ кДж} = 34000 \text{ Дж}$

Найти:

Замёрзнет ли вся вода?

Решение:

Вода находится при температуре кристаллизации ($\text{0}$ °C), поэтому для её замерзания необходимо отвести тепло. Чтобы определить, замёрзнет ли вся вода, рассчитаем количество теплоты $Q_{кр}$, которое должно выделиться при кристаллизации всей массы воды.

Количество теплоты, выделяющееся при кристаллизации, вычисляется по формуле:

$Q_{кр} = \lambda \cdot m$

где $\lambda$ — удельная теплота кристаллизации воды, а $\text{m}$ — её масса.

Подставим значения в системе СИ:

$Q_{кр} = 3,3 \cdot 10^5 \frac{Дж}{кг} \cdot 0,1 \text{ кг} = 33000 \text{ Дж} = 33 \text{ кДж}$.

Теперь сравним количество теплоты, необходимое для полного замерзания ($Q_{кр}$), с количеством теплоты, которое вода фактически передала окружающим телам ($Q_{отд}$).

По условию $Q_{отд} = 34$ кДж.

Так как $Q_{отд} > Q_{кр}$ ($34 \text{ кДж} > 33 \text{ кДж}$), отданной теплоты достаточно, чтобы вся вода замёрзла. Более того, избыток тепла ($34 \text{ кДж} - 33 \text{ кДж} = 1 \text{ кДж}$) пойдет на дальнейшее охлаждение образовавшегося льда.

Ответ: Да, вся вода замёрзнет, так как количество теплоты, которое она отдаст (34 кДж), больше количества теплоты, необходимого для её полной кристаллизации (33 кДж).