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.