Какое количество теплоты выделят 15 л воды, взятой при температуре 20 °С, превратившись в лед при температуре 0 °С?

Для решения этой задачи нам потребуется несколько этапов и знание физических формул. 1. Охлаждение воды от 20°C до 0°C. 2. Превращение воды при 0°C в лед при 0°C. Дано: * Объем воды, $$V = 15 \text{ л} = 0.015 \text{ м}^3$$ * Начальная температура, $$T_1 = 20 \text{ °C}$$ * Конечная температура, $$T_2 = 0 \text{ °C}$$ Справочные данные: * Плотность воды, $$\rho = 1000 \text{ кг/м}^3$$ * Удельная теплоемкость воды, $$c = 4200 \text{ Дж/(кг·°C)}$$ * Удельная теплота плавления льда, $$\lambda = 3.3 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг}$$ Решение: 1. Найдем массу воды: $$m = \rho V = 1000 \text{ кг/м}^3 \cdot 0.015 \text{ м}^3 = 15 \text{ кг}$$ 2. Рассчитаем количество теплоты $$Q_1$$, которое выделится при охлаждении воды от $$20 \text{°C}$$ до $$0 \text{°C}$$: $$Q_1 = mc(T_2 - T_1) = 15 \text{ кг} \cdot 4200 \text{ Дж/(кг·°C)} \cdot (0 \text{ °C} - 20 \text{ °C}) = -1260000 \text{ Дж} = -1.26 \text{ МДж}$$ Знак минус означает, что теплота выделяется. 3. Рассчитаем количество теплоты $$Q_2$$, которое выделится при превращении воды в лед при $$0 \text{°C}$$: $$Q_2 = -m\lambda = -15 \text{ кг} \cdot 3.3 \cdot 10^5 \text{ Дж/кг} = -4950000 \text{ Дж} = -4.95 \text{ МДж}$$ Знак минус означает, что теплота выделяется. 4. Найдем общее количество теплоты $$Q$$, которое выделится: $$Q = Q_1 + Q_2 = -1260000 \text{ Дж} + (-4950000 \text{ Дж}) = -6210000 \text{ Дж} = -6.21 \text{ МДж}$$ Ответ: **Общее количество теплоты, которое выделится, составляет 6.21 МДж.**