Дано:
Масса льда (m) = 2 кг
Изменение тепла (Q) = 1 МДж = 1000 кДж
Начальная температура льда (T1) = -20 °C = -20 + 273,15 K = 253,15 K
Удельная теплоемкость льда (c) = 2100 Дж/(кг×К)
Найти:
Конечную температуру льда (T2)
Решение:
1. Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания льда от начальной температуры до температуры плавления:
Q1 = m * c * (0 K - T1)
2. Найдем количество теплоты, необходимое для плавления льда:
Q2 = m * L
где L - удельная теплота плавления льда, равная 330 кДж/кг
Q2 = m * L = 2 кг * 330 кДж/кг = 660 кДж
3. Найдем количество теплоты, необходимое для нагревания воды с температуры плавления до конечной температуры:
Q3 = m * c * (T2 - 0 K)
4. Суммарное количество теплоты, необходимое для изменения температуры льда от начальной до конечной, равно:
Q = Q1 + Q2 + Q3
5. Подставляем известные значения:
1000 кДж = 2 кг * 2100 Дж/(кг×К) * (T2 - 0 K) + 660 кДж
6. Решаем уравнение относительно T2:
T2 = (1000 кДж - 660 кДж) / (2 кг * 2100 Дж/(кг×К)) + 0 K
7. Вычисляем значение:
T2 = 0 °C = 273,15 K
Ответ:
Конечная температура льда составляет 0 °C или 273,15 K.