Задание OGEPHYSBBE6F9: Нагревание и охлаждение тел. Количество теплоты. Удельная теплоёмкость:

По исходному графику различаем три этапа: вода охлаждается до 0 °C за первые 10 мин, затем до 50-й минуты кристаллизуется при постоянной температуре, после чего лёд охлаждается до −20 °C к 55-й минуте. Масса вещества равна 1 кг; если она задана литром воды, используем ρ = 1 кг·л⁻¹ и m = ρV = 1 кг.
Удельные теплоёмкости воды и льда различны: c_в = 4200 и c_л = 2100 Дж·кг⁻¹·°C⁻¹. Удельная теплота плавления и кристаллизации λ = 330000 Дж·кг⁻¹. Все Q ниже — положительные модули выделенной теплоты.
В вопросе требуется охлаждение воды от 20 до 0 °C (0–10 мин); кристаллизация при 0 °C (10–50 мин); охлаждение льда от 0 до −20 °C (50–55 мин).
Q₁ = c_в · mΔt_в.
Q₁ = 4200 · 1 · 20 Дж = 84000 Дж = 84 кДж.
Q₂ = λm.
Q₂ = 330000 · 1 Дж = 330000 Дж = 330 кДж.
Q₃ = c_л · mΔt_л.
Q₃ = 2100 · 1 · 20 Дж = 42000 Дж = 42 кДж.
Искомое количество теплоты равно сумме только выбранных этапов.
Q = (84 + 330 + 42) кДж = 456 кДж.
Проверка: при кристаллизации энергия выделяется и при постоянной температуре, поэтому такой этап нельзя заменять формулой cmΔt с нулевой разностью. До кристаллизации используется теплоёмкость воды, после неё — льда. Время на оси лишь помогает выделить нужные участки; постоянная мощность охлаждения здесь не задана и для расчёта не нужна. Ответ: 456 кДж.