12. Тип 6 № 4338 i Объем формы для пищевого льда равен 750 см³. Сколько энергии отдают вода и лед форме и окружающему ее возду- ху в холодильнике, если у воды начальная температура 12 °С, а температура образовавшегося льда равна -5 °С?

Для решения задачи необходимо знать удельную теплоемкость воды, удельную теплоту кристаллизации воды (плавления льда) и удельную теплоемкость льда. Удельная теплоемкость воды равна $$c_\text{в} = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$$. Удельная теплота кристаллизации воды равна $$λ = 3.3 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}}$$. Удельная теплоемкость льда равна $$c_\text{л} = 2100 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}}$$. Объем формы для льда равен V = 750 см³ = 0,00075 м³. Плотность воды равна $$ρ = 1000 \frac{\text{кг}}{\text{м}^3}$$. Масса воды равна m = ρV = 1000 кг/м³ * 0,00075 м³ = 0,75 кг. Начальная температура воды равна 12°C. Конечная температура льда равна -5°C. Сначала необходимо охладить воду до 0°C, затем превратить воду в лед при 0°C, и затем охладить лед до -5°C. Количество теплоты, отданное водой при охлаждении до 0°C, рассчитывается по формуле: $$Q_1 = c_\text{в}m(t_1 - t_2)$$. Количество теплоты, отданное водой при кристаллизации, рассчитывается по формуле: $$Q_2 = λm$$. Количество теплоты, отданное льдом при охлаждении до -5°C, рассчитывается по формуле: $$Q_3 = c_\text{л}m(t_3 - t_4)$$. Общее количество теплоты, отданное водой и льдом, рассчитывается по формуле: $$Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 = c_\text{в}m(t_1 - t_2) + λm + c_\text{л}m(t_3 - t_4)$$. Подставим значения: $$Q = 4200 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 0.75 \text{ кг} \cdot (12 - 0) \text{ °C} + 3.3 \cdot 10^5 \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} \cdot 0.75 \text{ кг} + 2100 \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot \text{°C}} \cdot 0.75 \text{ кг} \cdot (0 - (-5)) \text{ °C} = 4200 \cdot 0.75 \cdot 12 \text{ Дж} + 3.3 \cdot 10^5 \cdot 0.75 \text{ Дж} + 2100 \cdot 0.75 \cdot 5 \text{ Дж} = 37800 \text{ Дж} + 247500 \text{ Дж} + 7875 \text{ Дж} = 293175 \text{ Дж} ≈ 293.2 \text{ кДж}$$. Ответ: 293,2 кДж