Номер 3, страница 55 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Замерзнёт ли вся вода массой 100 г, предварительно охлаждённая до температуры 0 °C, если она передаст окружающим телам количество теплоты 35 кДж?

Дано:

$m = 100 \text{ г} = 0.1 \text{ кг}$

$t = 0^\circ\text{C}$

$Q_{отд} = 35 \text{ кДж} = 35000 \text{ Дж}$

$\lambda = 3.3 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$ (удельная теплота плавления/кристаллизации воды)

Найти:

Замерзнет ли вся вода?

Решение:

Вода находится при температуре кристаллизации, равной $0^\circ\text{C}$. Это означает, что любое количество теплоты, отданное водой, пойдет на процесс ее превращения в лед (кристаллизацию), а не на понижение температуры.

Для того чтобы определить, замерзнет ли вся вода, нужно рассчитать, какое количество теплоты $Q_{крист}$ должно выделиться при кристаллизации всей массы воды. Это можно сделать, используя формулу:

$Q_{крист} = \lambda \cdot m$

где $\lambda$ — удельная теплота кристаллизации воды, а $m$ — ее масса.

Подставим известные значения в формулу:

$Q_{крист} = 3.3 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг} \cdot 0.1 \text{ кг} = 33000 \text{ Дж}$

Переведем это значение в килоджоули для удобства сравнения:

$Q_{крист} = 33 \text{ кДж}$

Теперь сравним количество теплоты, которое фактически отдала вода ($Q_{отд}$), с количеством теплоты, необходимым для ее полного замерзания ($Q_{крист}$).

По условию, вода отдала $Q_{отд} = 35 \text{ кДж}$.

Мы рассчитали, что для полного замерзания требуется $Q_{крист} = 33 \text{ кДж}$.

Поскольку $Q_{отд} > Q_{крист}$ ($35 \text{ кДж} > 33 \text{ кДж}$), это означает, что отданного количества теплоты не только хватит для полного замерзания всей воды, но и останется избыток теплоты ($35 - 33 = 2 \text{ кДж}$), который пойдет на дальнейшее охлаждение образовавшегося льда.

Ответ: Да, вся вода замерзнет.