Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4796
2017-11-06 
Какую минимальную энергию необходимо затратить для того, чтобы заморозить в холодильнике 1 кг воды, имеющей температуру $0^{ \circ}$, если температура воздуха в комнате, где установлен холодильник, $23^{ \circ} С$?
Решение:
При замораживании необходимо отобрать у воды теплоту $Q_{2}$,
$Q_{2} = qm$,
где $q$ — удельная теплота плавления (замерзания). Эту теплоту, полученную при температуре $T_{2}$, нужно передать воздуху комнаты, имеющему более высокую температуру $T_{1}$. По второму закону термодинамики такой процесс возможен при условии совершения некоторой работы. Теоретически максимальный КПД процесса обеспечивается в цикле Карно. При этом
$\frac{A}{Q_{1}} = \frac{Q_{1} - Q_{2}}{Q_{1}} = \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{1}}$,
где $Q_{1}$ - теплота, переданная окружающей среде. Выразим теплоту $Q_{1}$ через теплоту $Q_{2}$:
$Q_{1} = \frac{T_{1}}{R_{2}} Q_{2}$.
Окончательно получим:
$A = Q_{1} \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{1}} = Q_{1} \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{2}} = 27,6 кДж$.
Какую минимальную энергию необходимо затратить для того, чтобы заморозить в холодильнике 1 кг воды, имеющей температуру $0^{ \circ}$, если температура воздуха в комнате, где установлен холодильник, $23^{ \circ} С$?
Решение:
При замораживании необходимо отобрать у воды теплоту $Q_{2}$,
$Q_{2} = qm$,
где $q$ — удельная теплота плавления (замерзания). Эту теплоту, полученную при температуре $T_{2}$, нужно передать воздуху комнаты, имеющему более высокую температуру $T_{1}$. По второму закону термодинамики такой процесс возможен при условии совершения некоторой работы. Теоретически максимальный КПД процесса обеспечивается в цикле Карно. При этом
$\frac{A}{Q_{1}} = \frac{Q_{1} - Q_{2}}{Q_{1}} = \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{1}}$,
где $Q_{1}$ - теплота, переданная окружающей среде. Выразим теплоту $Q_{1}$ через теплоту $Q_{2}$:
$Q_{1} = \frac{T_{1}}{R_{2}} Q_{2}$.
Окончательно получим:
$A = Q_{1} \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{1}} = Q_{1} \frac{T_{1} - T_{2}}{T_{2}} = 27,6 кДж$.
