41.37. Объём формы для пищевого льда равен 750 см³. Сколько энергии отдают вода и лёд форме и окружающему воздуху в холодильнике, если у воды начальная температура 12 °C, а температура образовавшегося льда −5 °C?

Считаем, что форма заполнена водой, плотность которой равна примерно 1 г/см³. Тогда масса воды \(m=750\) г = 0,75 кг. Энергия выделяется при охлаждении воды до 0 °C, её замерзании и охлаждении льда до −5 °C.

Используем значения: удельная теплоёмкость воды — 4200 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда — 3,3·10⁵ Дж/кг, удельная теплоёмкость льда — 2100 Дж/(кг·°C).

1. Охлаждение воды до 0 °C: \(Q_1=mc_{\text{в}}\Delta t=0{,}75\cdot4200\cdot12=37\,800\) Дж.
2. Замерзание воды: \(Q_2=\lambda m=3{,}3\cdot10^5\cdot0{,}75=247\,500\) Дж.
3. Охлаждение льда до −5 °C: \(Q_3=mc_{\text{л}}\Delta t=0{,}75\cdot2100\cdot5=7\,875\) Дж.
4. Общая энергия: \(Q=Q_1+Q_2+Q_3=293\,175\) Дж.

Ответ: примерно 2,93·10⁵ Дж (293 кДж).