10-asteisesta vedestä halutaan tehdä 850 g:n verran jääpaloja pakastimessa. Kuinka paljon energiaa vedestä tulee siirtää pois sen jäätymiseksi?

Ratkaisu

Vesi pitää ensin jäähdyttää sulamispisteeseen. Jäähdyttäessä vedestä siirtyy pois lämpö

​[[$ \quad Q_1=cm\Delta T $]].

Veden ominaislämpökapasiteetti on [[$ c=4\,190\,\dfrac {\text{J}}{ \text{kg °C}} $]]​.

Massa on ​[[$ m= 0{,}85\text{ kg} $]].

Lämpötilan muutos lasketaan positiivisena, ​[[$ \Delta T =10\text{ °C} $]].

Veden jäätyessä siirtyy siitä pois lämpö [[$ Q_2=sm $]]​, jossa veden ominaissulamislämpö [[$ s=333 \, 000\text{ J/kg} $]]​.

Vedestä pois siirrettävä energia (lämpö) on näiden kahden lämmön summa.

[[$ \begin{align*} \quad Q&=Q_1+Q_2\\ \, \\ Q&=cm\Delta T+sm\\ \, \\ Q&=4\,190\,\dfrac {\text{J}}{ \text{kg °C}}\cdot 0{,}85\text{ kg} \cdot 10\text{ °C}+333 \, 000\text{ J/kg}\cdot 0{,}85\text{ kg} \\ \, \\ Q&=318\,665 \text{ J} \approx 320 \text{ kJ} \end{align*} $]]​

Vastaus: Energiaa pitää siirtää vedestä noin 320 kilojoulea, jotta se jäätyy.

 

Takaisin