Морозной ночью 10 л воды имеющей температуру 10°С, выставили на мороз. За ночь вода превратилась в лёд при температуре -30°С А) какое количество теплоты отдала вода при охлаждении до температуры плавления?
Б) какое кол-во теплоты отдала охлаждённая вода при превращениии в лёд и охлаждении его до заданий в условии температуры?

Итак, что у нас происходит. Кусок льда, оказавшись в воде, сначала нагревается до температуры плавления, затем тает. При этом вода в сосуде охлаждается. Коль лед не весь растаял, есть основания полагать, что процесс завершился при температуре 0° С.
 Тогда вода в сосуде, при охлаждении отдает количество теплоты Q₁:
  (1)
Тут:
с₁ - удельная теплоемкость воды 4200 Дж/(кг·К)
m₁ - масса воды 1 кг (1л - 1кг)
T₀ - начальная температура воды  10°С
T₁ - конечная температура воды и льда 0°С

Лед принял количество теплоты Q₂ :
  (2)
Где:
с₂ - удельная теплоемкость льда 2060 Дж/(кг·К)
m₂ - начальная масса льда
T₂ - начальная температура льда -20°С
T₁ - конечная температура воды и льда  0°С
m₃ - масса растаявшего льда.
 λ - удельная теплота плавления льда 334*10³ Дж/кг
 При этом:
кг  (3)
 
Составляем уравнение теплового баланса, приравниваем Q₁ и Q₂. При этом, согласно (3) выражаем m₃ через m₂
(4)
 Теперь из 4 выражаем m₂:


(5)
 
Подставляя в (5) числовые значения, получаем:
кг
 
ответ: Исходная масса льда 0,201 кг=201 г.

Объяснение:

Дано:

p - const

V₁=2 м³

t₁=15 ⁰C         T₁=273+15=288 К

V₂=3 м³

Q=837 кДж

T₂ - ?

p - ?

A - ?

1) Поскольку давление не изменяется, то температуру найдем из закона Гей-Люссака:

T₂/T₁=V₂/V₁

T₂=(V₂/V₁)*T₁ = (3/2)*288 = 432 К    или t₂=432-273 = 159 ⁰C

2) Количество теплоты, сообщенное газу при изобарическом процессе:

Q=(m/M)*R*(T₂-T₁)*(i/2+1)

Число степеней свободы для воздуха:

i=6

Молярная масса:

M=0,029 кг/моль

Найдем массу:

837000*0,029=m*8,31*(159-15)*(6/2+1)

24273=m*4787

m≈5,1 кг

Найдем давление:

p*V₁=(m/M)*R*T₁

p*2=(5,1/0,029)*8,31*288

p≈0,24 МПа

3) Работа:

A=p*(V₂-V₁) = 240 000*(3-2)= 240 кДж