Какое количество теплоты необходимо передать льду массой 1,5 кг при температуре -30°C для его нагревания на 20°С​

Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для нагревания льда массой 1,5 кг от -30°C до -10°C (поскольку нагревание на 20°C означает повышение температуры до -10°C), нам нужно учитывать несколько этапов процесса. Весь процесс включает нагревание льда от -30°C до 0°C, затем плавление льда при 0°C.

1. Нагревание льда от -30°C до 0°C:

   • Формула для расчета теплоты, необходимой для нагревания, выглядит так: $Q = mc\Delta T$, где:
     • $Q$ – количество теплоты (в Джоулях),
     • $m$ – масса льда (в килограммах),
     • $c$ – удельная теплоемкость льда (2,09 кДж/кг°C для льда),
     • $\Delta T$ – изменение температуры (в °C).
   • Здесь $m = 1,5$ кг, $\Delta T = 30$°C (повышение от -30°C до 0°C).

2. Плавление льда при 0°C:

   • Для плавления льда требуется теплота плавления. Формула: $Q = mL$, где:
     • $L$ – удельная теплота плавления льда (334 кДж/кг).
   • Поскольку лед плавится при 0°C, нам нужно рассчитать только теплоту, необходимую для преобразования всей массы льда в воду при этой температуре.

Итак, сначала мы рассчитаем теплоту для каждого этапа отдельно, а затем сложим их, чтобы получить общее количество теплоты.

Общее количество теплоты, необходимое для нагревания 1,5 кг льда от -30°C до -10°C (сначала нагревание до 0°C, затем плавление), составляет 595,05 кДж. Это включает в себя теплоту, необходимую как для нагревания льда, так и для его плавления при 0°C. ​​