4) Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 3 кг воды, взятой при t = 0°С и ее последующем охлаждении до температуры -20°C?

4) Какое количество теплоты выделится при кристаллизации 3 кг воды, взятой при t = 0°С и ее последующем охлаждении до температуры -20°C?

Для решения этой задачи необходимо учесть два процесса:

1. Кристаллизация воды при 0°C.
2. Охлаждение льда от 0°C до -20°C.

Суммарное количество теплоты $$Q$$ равно сумме теплоты, выделившейся при кристаллизации $$Q_1$$, и теплоты, выделившейся при охлаждении льда $$Q_2$$: $$Q = Q_1 + Q_2$$.

1) Количество теплоты, выделившееся при кристаллизации воды $$Q_1$$, определяется по формуле: $$Q_1 = m \cdot \lambda$$, где $$m$$ — масса воды, $$\lambda$$ — удельная теплота кристаллизации воды. $$m = 3 \text{ кг}$$, $$\lambda = 3,4 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$$.

Подставим значения: $$Q_1 = 3 \cdot 3,4 \cdot 10^5 = 10,2 \cdot 10^5 \text{ Дж} = 1020 \text{ кДж}$$.

2) Количество теплоты, выделившееся при охлаждении льда $$Q_2$$, определяется по формуле: $$Q_2 = m \cdot c \cdot (T_2 - T_1)$$, где $$m$$ — масса льда, $$c$$ — удельная теплоемкость льда, $$T_1$$ — начальная температура, $$T_2$$ — конечная температура. $$m = 3 \text{ кг}$$, $$c = 2100 \text{ Дж/(кг \cdot °С)}$$, $$T_1 = 0 \text{ °С}$$, $$T_2 = -20 \text{ °С}$$.

Подставим значения: $$Q_2 = 3 \cdot 2100 \cdot (-20 - 0) = 3 \cdot 2100 \cdot (-20) = -126000 \text{ Дж} = -126 \text{ кДж}$$. Так как теплота выделяется, берем модуль: $$Q_2 = 126 \text{ кДж}$$.

3) Полное количество теплоты: $$Q = Q_1 + Q_2 = 1020 + 126 = 1146 \text{ кДж}$$.

Ответ: 1146 кДж