Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок льда массой 5 кг, взятый при температуре -10 °С?

Для того чтобы расплавить кусок льда массой 5 кг, взятый при температуре -10 °С, необходимо пройти два этапа:

1. Нагрев льда от -10 °С до 0 °С.
2. Расплавление льда при 0 °С.

Теперь подробно разберем каждый этап:

1. Нагрев льда от -10 °С до 0 °С

Чтобы нагреть лед до температуры плавления, нужно затратить энергию на повышение температуры. Это тепло рассчитывается по формуле:

$Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T$

где:

• $m$ — масса льда, 5 кг,
• $c$ — удельная теплоемкость льда, 2100 Дж/кг·°С,
• $\Delta T$ — изменение температуры, в данном случае $\Delta T = 0 - (-10) = 10 °С$.

Теперь подставляем значения:

$Q_1 = 5 \, \text{кг} \cdot 2100 \, \text{Дж/кг·°С} \cdot 10 \, \text{°С}$

$Q_1 = 105000 \, \text{Дж}$

Итак, на нагрев льда потребуется 105000 Дж (или 105 кДж).

2. Расплавление льда при 0 °С

Для того чтобы расплавить лед при 0 °С, нужно затратить теплоту плавления. Это тепло рассчитывается по формуле:

$Q_2 = m \cdot \lambda$

где:

• $m$ — масса льда, 5 кг,
• $\lambda$ — удельная теплота плавления льда, 334000 Дж/кг.

Теперь подставляем значения:

$Q_2 = 5 \, \text{кг} \cdot 334000 \, \text{Дж/кг}$

$Q_2 = 1670000 \, \text{Дж}$

Итоговое количество энергии

Теперь складываем энергии, затраченные на оба этапа:

$Q_{\text{общ}} = Q_1 + Q_2$

$Q_{\text{общ}} = 105000 \, \text{Дж} + 1670000 \, \text{Дж}$

$Q_{\text{общ}} = 1775000 \, \text{Дж}$

Итак, для нагрева и последующего плавления куска льда массой 5 кг потребуется 1775000 Дж, или 1775 кДж.

Ответ:

Чтобы расплавить кусок льда массой 5 кг, взятый при температуре -10 °С, необходимо затратить 1775 кДж энергии.