Дано:
масса льда m = 2 кг,
температура начальная T1 = -20°C,
температура конечная T2 = 30°C,
удельная теплоемкость льда c_л = 2100 Дж/(кг·°C),
удельная теплоемкость воды c_в = 4200 Дж/(кг·°C),
теплота плавления льда λ = 334 кДж/кг = 334000 Дж/кг.
Найти: количество энергии, необходимое для превращения льда массой 2 кг при температуре -20°C в воду при температуре 30°C.
Решение:
Для решения задачи разделим процесс на несколько этапов:
1. Нагрев льда от -20°C до 0°C:
Q1 = m * c_л * (0 - (-20)) = 2 * 2100 * 20 = 84000 Дж.
2. Плавление льда при 0°C:
Q2 = m * λ = 2 * 334000 = 668000 Дж.
3. Нагрев воды от 0°C до 30°C:
Q3 = m * c_в * (30 - 0) = 2 * 4200 * 30 = 252000 Дж.
Теперь суммируем все эти этапы, чтобы найти общую энергию:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 84000 + 668000 + 252000 = 1000000 Дж.
Ответ: энергия, необходимая для превращения льда массой 2 кг при температуре -20°C в воду при температуре 30°C, составляет 1000000 Дж.