Сколько энергии выделится при охлаждении 5 кг воды с 10 градусов до 0 градусов и её последующем замерзании?

Эта задача связана с термофизикой и фазовыми переходами вещества. Для решения этой задачи мы будем использовать специфические формулы и свойства воды.

Сначала нам нужно вычислить количество энергии, которое требуется, чтобы охладить 5 кг воды с 10 градусов до 0 градусов. Для этого воспользуемся формулой:

\[Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T\]

где \(Q_1\) - количество выделяющейся энергии, \(m\) - масса вещества (в данном случае 5 кг), \(c\) - удельная теплоёмкость воды (4,186 Дж/град), \(\Delta T\) - изменение температуры.

Подставим значения в формулу:

\[Q_1 = 5000 \, \text{г} \cdot 4,186 \, \text{Дж/град} \cdot (0 - 10) \, \text{град}\]

\[Q_1 = -2093000 \, \text{Дж}\]

Так как в задаче указано два этапа - охлаждение и замерзание, нам нужно рассчитать общее количество энергии. При переходе от жидкого состояния вода замерзает, и при этом выделяется определенное количество энергии. Для расчета этого значения мы используем формулу:

\[Q_2 = m \cdot L\]

где \(Q_2\) - количество энергии, \(m\) - масса вещества (в данном случае 5 кг), \(L\) - удельная теплота замерзания воды (334,000 Дж/г).

Подставим значения и рассчитаем:

\[Q_2 = 5000 \, \text{г} \cdot 334000 \, \text{Дж/г}\]

\[Q_2 = 1670000000 \, \text{Дж}\]

Теперь мы можем найти общее количество энергии, выделенное при охлаждении и последующем замерзании воды.

\[Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2\]

\[Q_{\text{общ}} = -2093000 \, \text{Дж} + 1670000000 \, \text{Дж}\]

\[Q_{\text{общ}} = 1667907000 \, \text{Дж}\]

Таким образом, общее количество энергии, выделенной при охлаждении 5 кг воды с 10 градусов до 0 градусов и её последующем замерзании, составляет 1667907000 Дж.