При температуре воздуха t=-10°C каждый квадратный метр поверхности пруда выделяет Q=180 кДж теплоты в час. Какой толщины образуется лед за время ∆r=2 ч, если температура воды у поверхности пруда t²=0°C? Почему теплота выделяется?
Ответы
Ответ:
Объяснение:
Тепло, выделяемое за 2 часа, составит:
Q * Δt = 180 кДж/час * 2 часа = 360 кДж
Это тепло используется для замораживания воды при температуре 0°C в лед.
Скрытая теплота плавления воды 334 кДж/кг.
Тогда масса замороженной воды равна:
m = Q * Δt/скрытая теплота плавления
м = 360 кДж / 334 кДж/кг = 1,08 кг
При плотности льда ρ = 917 кг/м³ объем составит:
V = m/ρ = 1,08 кг / 917 кг/м³ = 0,00118 м³
Площадь 1 м², значит толщина:
Δx = Объем/Площадь = 0,00118 м³/1 м² = 0,00118 м = 1,18 мм
Следовательно, толщина льда, образовавшегося за 2 часа, равна 1,18 мм.
Что касается того, почему при замерзании воды выделяется тепло, то это потому, что процесс замерзания является экзотермическим. Когда молекулы воды переходят из жидкой фазы в твердую фазу (лед), они выделяют энергию в виде тепла. Это происходит потому, что молекулы организуются в более стабильную и организованную структуру, что приводит к уменьшению внутренней энергии системы, что приводит к выделению тепла.