Какую энергию нужно затратить, чтобы расплавить кусок льда массой 2 кг, взятый при температуре -15 °С?

Для того чтобы рассчитать, какую энергию нужно затратить для того, чтобы расплавить кусок льда массой 2 кг, взятый при температуре -15 °С, нужно учесть несколько этапов:

1. Нагрев льда до температуры плавления (0 °С).
2. Плавление льда при 0 °С.

Этап 1: Нагрев льда от -15 °С до 0 °С

Для нагрева льда используем формулу для количества теплоты:

где:

• $m$ — масса льда (2 кг),
• $c_{\text{лед}}$ — удельная теплоёмкость льда, которая составляет 2.1 кДж/(кг·°С),
• $\Delta T$ — изменение температуры (от -15 °С до 0 °С), то есть 15 °С.

Подставляем значения:

Итак, для того, чтобы нагреть лед до 0 °С, потребуется 63 кДж энергии.

Этап 2: Плавление льда при 0 °С

Для того чтобы расплавить лед, необходимо затратить скрытую теплоту плавления. Формула для количества теплоты, необходимой для плавления:

где:

• $L_f$ — скрытая теплота плавления льда, которая равна 334 кДж/кг,
• $m$ — масса льда (2 кг).

Подставляем значения:

Таким образом, для плавления льда потребуется 668 кДж энергии.

Общая энергия

Чтобы найти общую энергию, которая требуется для нагрева и плавления льда, нужно сложить энергии для каждого этапа:

Ответ: Чтобы расплавить кусок льда массой 2 кг, взятый при температуре -15 °С, потребуется 731 кДж энергии.