в холодильнике из воды при температуре 10°C за 4 часа получили 300 г льда при температуре - 3°C. Какое количество теплоты отдала вода и лёд? какую часть это количество теплоты составляет от количества электроэнергии потребляемой холодильником из сети если мощность холодильника 70 Вт (ответ:113 кДж, 11%)

Для решения этой задачи нужно использовать формулу теплоты:

Q = mcΔT,

где Q - количество теплоты, m - масса вещества, c - удельная теплоемкость, ΔT - изменение температуры.

Сначала найдем количество теплоты, которое отдала вода. Для этого воспользуемся формулой:

Q1 = m1c1ΔT1,

где Q1 - количество теплоты, отданное водой, m1 - масса воды, c1 - удельная теплоемкость воды (примерно равна 4,18 Дж/(г*°C)), ΔT1 - изменение температуры для воды.

Массу воды (m1) можно найти, зная, что вода по сравнению с льдом имеет плотность 1 г/см³. Объем воды (V1) находим, разделив массу льда на плотность льда:

V1 = m1 / p1,

где p1 - плотность льда (около 0,92 г/см³).

Теперь определим изменение температуры (ΔT1), вычтя из начальной температуры конечную:

ΔT1 = T2 - T1,

где T1 - начальная температура воды, T2 - конечная температура льда.

Подставляем все известные значения в формулу и получаем:

Q1 = m1c1ΔT1.

Аналогичным образом найдем количество теплоты, отданное льдом:

Q2 = m2c2ΔT2,

где Q2 - количество теплоты, отданное льдом, m2 - масса льда, c2 - удельная теплоемкость льда (около 2,09 Дж/(г*°C)), ΔT2 - изменение температуры для льда.

Из условия задачи известна мощность холодильника (P) - 70 Вт (1 Вт = 1 Дж/с), поэтому можно найти энергию, потребляемую холодильником за 4 часа:

E = Pt,

где E - энергия, потребляемая холодильником, t - время работы холодильника (4 часа = 14400 с).

Теперь осталось понять, какую часть от потребленной энергии составляет количество теплоты, отданное вода и лёд. Для этого нужно поделить количество теплоты на потребленную энергию и умножить на 100:

Доля = (Q1 + Q2) / E * 100.

Подставляем известные значения и получаем ответ.

Теперь выполним всех этих вычислений:

1. Найдем массу воды:
V1 = m1 / p1,
m1 = V1 * p1,

где V1 = m2 / p1 (используя то, что плотность льда равна плотности воды).

При этом m2 = 300 г, p1 = 0,92 г/см³.

Вычисляем m1.

2. Найдем изменение температуры воды:
ΔT1 = T2 - T1,
T1 = 10°C, T2 = -3°C.

Вычисляем ΔT1.

3. Найдем количество теплоты, отданное вода:
Q1 = m1c1ΔT1,
c1 = 4,18 Дж/(г*°C).

Вычисляем Q1.

4. Найдем количество теплоты, отданное лёд:
Q2 = m2c2ΔT2,
c2 = 2,09 Дж/(г*°C).

Вычисляем Q2.

5. Найдем энергию, потребляемую холодильником:
E = Pt,
t = 4 часа = 14400 с.

P = 70 Вт.

Вычисляем E.

6. Найдем долю теплоты от потребленной энергии:
Доля = (Q1 + Q2) / E * 100.

Подставляем значения и получаем ответ.

Таким образом, отвечая на данную задачу, я бы расписал каждый шаг решения, чтобы школьник мог разобраться, как получить ответ.