В морозильной камере, потребляющей из сети мощность 100 Вт, находится 20 кг воды при температуре 0°C....

Для того чтобы вся вода замерзла, необходимо извлечь из неё теплоту, равную теплоте плавления льда. Теплота плавления льда составляет 330 кДж/кг. У нас есть 20 кг воды, поэтому общее количество теплоты, которое нам необходимо извлечь из воды, равно:

330 кДж/кг * 20 кг = 6600 кДж

Так как вся вода замерзла за 1 час, то мощность, с которой извлекается теплота, равна 100 Вт. Зная, что 1 кВт = 1000 Вт, можно перевести мощность в кВт:

100 Вт = 0.1 кВт

Теперь мы можем найти количество энергии, выделившейся в окружающую среду за 1 час:

0.1 кВт 1 час = 0.1 кВт 3600 с = 360 кДж

Таким образом, за 1 час в окружающую среду выделилось 360 кДж теплоты.

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нужно понять процесс, который происходит в морозильной камере. Вода при температуре 0°C замерзает, превращаясь в лёд, и при этом выделяется определённое количество теплоты.

Дано:

• Масса воды ( m = 20 ) кг
• Температура воды ( T = 0 )°C
• Время ( t = 1 ) час ( = 3600 ) секунд
• Мощность морозильной камеры ( P = 100 ) Вт
• Теплота плавления льда ( \lambda = 330 ) кДж/кг ( = 330 \times 10^3 ) Дж/кг

1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для замерзания 20 кг воды.

Количество теплоты, необходимое для плавления или замерзания, можно рассчитать по формуле: [ Q = m \lambda ]

Подставим известные значения: [ Q = 20 \, \text{кг} \times 330 \times 10^3 \, \text{Дж/кг} = 6600 \times 10^3 \, \text{Дж} = 6.6 \times 10^6 \, \text{Дж} ]

Таким образом, для замерзания 20 кг воды при 0°C выделяется ( 6.6 \times 10^6 ) Дж теплоты.

1. Проверим, сколько теплоты выделяет морозильная камера за 1 час.

Мощность морозильной камеры ( P = 100 ) Вт означает, что она потребляет 100 Дж энергии в секунду. За время ( t = 3600 ) секунд она потребит: [ E = P \times t = 100 \, \text{Вт} \times 3600 \, \text{с} = 360000 \, \text{Дж} = 3.6 \times 10^5 \, \text{Дж} ]

Морозильная камера потребляет 360000 Дж энергии за 1 час. Однако это не та энергия, которая выделяется при замерзании воды. Потребляемая энергия используется для работы компрессора и других компонентов системы охлаждения.

1. Количество теплоты, выделяющееся в окружающую среду.

Мы уже выяснили, что для замерзания воды выделяется ( 6.6 \times 10^6 ) Дж теплоты. Эта теплота передается в окружающую среду через теплообменник морозильной камеры.

Таким образом, количество теплоты, выделившееся в окружающую среду за 1 час, составляет ( 6.6 \times 10^6 ) Дж.

Для замерзания 20 кг воды при температуре 0°C потребуется 6600 кДж теплоты.