Какое количество теплоты потребуется для плавления 3 кг льда, взятого при температуре -20°C?

Для того чтобы ответить на вопрос, нужно учесть несколько этапов, так как лед сначала нужно будет разогреть до 0°C, а затем расплавить.

1. Теплота, необходимая для нагрева льда до 0°C:

Чтобы нагреть лед с температуры -20°C до 0°C, необходимо использовать формулу для расчета теплоты, необходимой для изменения температуры:

где:

• $m$ — масса льда (3 кг),

• $c_{\text{лед}}$ — удельная теплоемкость льда ($c_{\text{лед}} = 2.1 \, \text{кДж/кг·°C}$),

• $\Delta T$ — изменение температуры ($\Delta T = 0 - (-20) = 20 \, \text{°C}$).

Подставим значения:

2. Теплота, необходимая для плавления льда:

Для плавления льда необходимо затратить теплоту, которая называется скрытой теплотой плавления. Формула для расчета:

где:

• $L_f$ — скрытая теплота плавления льда ($L_f = 334 \, \text{кДж/кг}$).

Подставим значения:

3. Общее количество теплоты:

Теперь найдем общее количество теплоты, которое потребуется для того, чтобы разогреть лед до 0°C и затем расплавить его:

Итак, для плавления 3 кг льда, взятого при температуре -20°C, потребуется 1128 кДж теплоты.