За какое время вся вода в морозильной камере превратится в лёд, если она остыла от 15°С до 0°С за 10 минут? Удельная

Для решения этой задачи нам понадобятся знания о теплофизических свойствах воды и тепловом балансе.

Первым шагом мы можем найти количество тепла, которое необходимо отнять у воды, чтобы охладить её от 15°C до 0°C. Для этого воспользуемся формулой:

\[Q = mc\Delta T,\]

где \(Q\) - количество тепла, \(m\) - масса воды, \(c\) - удельная теплоёмкость воды, \(\Delta T\) - изменение температуры.

Масса воды в данной задаче не указана, но мы можем предположить, что это единица массы (1 кг).

Подставим известные значения и решим уравнение:

\[Q = 1 \cdot 4200 \cdot 15 = 63,000 \, Дж.\]

Теперь мы знаем, что необходимо отнять 63,000 Дж тепла от воды, чтобы охладить её до 0°C. Однако, после достижения 0°C вода ещё не превратится в лед. Здесь происходит фазовый переход - теплота плавления.

Чтобы найти время, за которое произойдёт этот фазовый переход, воспользуемся формулой:

\[Q = mL,\]

где \(Q\) - количество тепла, \(m\) - масса воды, \(L\) - удельная теплота плавления.

Мы уже знаем, что \(Q = 63,000 \, Дж\) и \(L = 3.3 \times 10^5 \, Дж/кг\).

Подставим значения и найдём массу воды:

\[63,000 = m \cdot 3.3 \times 10^5.\]

\[m = \frac{63,000}{3.3 \times 10^5} = 0.19 \, кг.\]

Теперь, чтобы найти время, используем следующую формулу:

\[t = \frac{m}{\dot{m}},\]

где \(t\) - время, \(m\) - масса воды, \(\dot{m}\) - скорость превращения воды в лёд.

В нашем случае, \(\dot{m}\) равно 1 кг/с (подразумевая равномерную скорость превращения воды в лёд).

Подставим значения и найдём время:

\[t = \frac{0.19}{1} \approx 0.19 \, с.\]

Теперь нам нужно перевести это время в минуты. Зная, что 1 минута содержит 60 секунд, делим наше время на 60:

\[t_{min} = \frac{0.19}{60} \approx 0.003 \, минуты.\]

Таким образом, вся вода в морозильной камере превратится в лёд примерно за 0.003 минуты, что можно округлить до 0 минут.

Ответ: 0 минут.