Фазовые Переходы — Задание 8 ОГЭ по физике №00018312

Кастрюлю с водой вынесли на мороз. График показывает, как менялась температура. На нём три участка, и сначала нужно понять, что происходит на каждом.

Первый участок: температура падает от $20$ до $0\ ^\circ\text{C}$ — остывает вода.

Второй участок: температура держится на $0\ ^\circ\text{C}$ — вода замерзает, превращается в лёд. Это кристаллизация.

Третий участок: температура падает от $0$ до $-20\ ^\circ\text{C}$ (нижний уровень отмечен пунктиром) — остывает уже лёд.

Спрашивают про тепло, которое выделилось при кристаллизации и охлаждении льда. Это второй и третий участки. Остывание воды от $20$ до $0\ ^\circ\text{C}$ в расчёт не входит.

Масса воды. Литровая кастрюля заполнена полностью, значит воды $1$ л, а это $1$ кг.

Тепло, выделившееся при кристаллизации:

$$Q_1=\lambda m=330\cdot 1=330\ \text{кДж}$$

Тепло, выделившееся при охлаждении льда на $\Delta t=20\ ^\circ\text{C}$. Удельная теплоёмкость льда из справочных данных — $2100$ Дж/(кг·°С):

$$Q_2=c_{\text{л}}\,m\,\Delta t=2100\cdot 1\cdot 20=42\,000\ \text{Дж}=42\ \text{кДж}$$

Складываем:

$$Q=Q_1+Q_2=330+42=372\ \text{кДж}$$

Проверим себя на разумность: на замерзание ушло почти в восемь раз больше тепла, чем на остывание льда. Так и должно быть — превращение воды в лёд требует отвода очень большого количества теплоты.