Дано:
масса льда m = 250 г = 0,25 кг
начальная температура Т_1 = -20 °C
конечная температура Т_2 = 10 °C
удельная теплоемкость льда c_л = 2100 Дж/(кг·°C)
удельная теплоемкость воды c_в = 4186 Дж/(кг·°C)
с latent heat плавления льда L = 334000 Дж/кг
Найти: общее количество теплоты Q, необходимое для превращения льда в воду.
Решение:
Процесс состоит из следующих этапов:
1. Нагревание льда от -20 °C до 0 °C.
2. Плавление льда при 0 °C.
3. Нагревание получившейся воды от 0 °C до 10 °C.
Теперь рассчитаем количество теплоты для каждого этапа.
1. Нагревание льда от -20 °C до 0 °C:
Q_1 = m * c_л * (0 - (-20))
Q_1 = 0,25 кг * 2100 Дж/(кг·°C) * 20 °C
Q_1 = 0,25 * 2100 * 20
Q_1 = 10500 Дж
2. Плавление льда при 0 °C:
Q_2 = m * L
Q_2 = 0,25 кг * 334000 Дж/кг
Q_2 = 83500 Дж
3. Нагревание воды от 0 °C до 10 °C:
Q_3 = m * c_в * (10 - 0)
Q_3 = 0,25 кг * 4186 Дж/(кг·°C) * 10 °C
Q_3 = 0,25 * 4186 * 10
Q_3 = 10465 Дж
Теперь найдем общее количество теплоты Q:
Q = Q_1 + Q_2 + Q_3
Q = 10500 Дж + 83500 Дж + 10465 Дж
Q = 104465 Дж
Ответ: необходимо 104465 Дж теплоты для превращения 250 г льда при -20 °C в воду с температурой 10 °C.