Обозначим число мелких капель через n. Тогда общая поверхность всех мелких капель
S1=4пиr^2n
Поверхность одной большой капли
S2=4пиR^2
Поверхностная энергия всех мелких капель
Un1=σ×4пиr^2n
а одной крупной капли
Un2=σ×4пиR^2
Так как температура не изменялась, то кинетическая энергия молекул воды тоже не изменилась. Следовательно, выделение энергии произошло за счет уменьшения потенциальной (поверхностной)энергии:
Q=Un1-Un2=4пиσ(r^2n-R^2)
Чтобы найти число капель n, учтем, что объем воды не изменился. Сумма объемов мелких капель
V1=4/3пиr^3n
а объем большой капли
V2=4/3пиR^3
Так как V1 = V2, то
4/3пиr^3n=4/3пиR^3
Отсюда число мелких капель
n=R^3/r^3
Подставляя это значение n в выражение, получим
Q=4пиR^2×σ(R/r-1)=3.5×10^-3 Дж.