СР-4. Плавление и отвердевание. Вариант 7. 1. Что больше охладит воду: кусок льда или такая же масса воды при температуре 0 °C? Ответ обоснуйте. 2. Почему весной, когда в воздухе уже тепло, лёд на реках и озёрах ещё стоит? 3. Рассчитайте количество теплоты, необходимое для процессов, соответствующих участкам AB и BC графика (рис. 92), приняв массу льда равной 500 г. Назовите эти процессы.

Больше охладит кусок льда. Вода при 0 °C при соприкосновении с более тёплой водой только нагревается, а лёд сначала плавится, поглощая удельную теплоту плавления, и образовавшаяся вода затем нагревается. Поэтому при одинаковой массе лёд поглощает больше теплоты.

Тепло воздуха сначала расходуется на нагрев льда до 0 °C, а затем — на его плавление. Во время плавления температура льда остаётся около 0 °C, и на таяние требуется большое количество теплоты, поэтому лёд может долго сохраняться даже при тёплом воздухе.

По графику участок AB соответствует нагреванию льда от −20 °C до 0 °C, а участок BC — плавлению льда при 0 °C. Масса m = 500 г = 0,5 кг. Используем cльда ≈ 2100 Дж/(кг·°C), λльда ≈ 3,4·10⁵ Дж/кг.

AB: нагревание льда, Q_AB = cmΔt = 2100 · 0,5 · 20 = 21 000 Дж = 21 кДж.

BC: плавление льда, Q_BC = λm = 3,4·10⁵ · 0,5 = 170 000 Дж = 170 кДж.

Ответ: AB — нагревание льда, 21 кДж; BC — плавление льда, 170 кДж.