Question

Из 2 кг льда, находящегося при температуре -5◦ С необходимо получить воду при температуре 20◦ С. Сколько энергии для этого понадобится?

Answer 1

Для начала нагреем лед до температуры плавления (0◦С ).
Q1=c*m*Δt
Q1= 2100*2*5 = 21000 Дж.
Затем лед надо расплавить
Q2=λ*m
Q2= 340000*2 = 680000 Дж
Теперь нагреваем воду 
Q3=c*m*Δt
Q3= 4200*2*20 = 168000 Дж
Теперь складываем все Q
Q= Q1+Q2+Q3 = 21000+680000+168000 = 869000 Дж

Answer 2

Для того чтобы получить воду из льда при заданных температурах, необходимо рассмотреть два этапа:

1. Перевод льда при температуре -5°С в воду при той же температуре.
2. Нагрев полученной воды от -5°С до 20°С.

Для первого этапа используем удельную теплоемкость льда. Удельная теплоемкость льда составляет около 334 Дж/г*°С. Таким образом, для перевода 2 кг льда при температуре -5°С в воду при той же температуре понадобится:

Количество теплоты = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры Количество теплоты = 2 кг × 334 Дж/г*°С × (0°С - (-5°С))

Помним, что разница температур -5°С - (-5°С) даст нам 5°С. Произведем расчет:

Количество теплоты = 2 кг × 334 Дж/г*°С × 5°С Количество теплоты = 3340 Дж

Таким образом, для перевода 2 кг льда при температуре -5°С в воду при той же температуре понадобится 3340 Дж энергии.

Теперь перейдем ко второму этапу - нагреву полученной воды от -5°С до 20°С. Для этого используем удельную теплоемкость воды, которая составляет около 4186 Дж/г*°С. Поскольку вода находится при температуре ниже комнатной, то её можно считать жидкой. Таким образом, для нагрева 2 кг воды на 25°С (20°С - (-5°С)) потребуется:

Количество теплоты = масса × удельная теплоемкость × изменение температуры Количество теплоты = 2 кг × 4186 Дж/г*°С × (20°С - (-5°С))

Разница температур 20°С - (-5°С) даст нам 25°С. Произведем расчет:

Количество теплоты = 2 кг × 4186 Дж/г*°С × 25°С Количество теплоты = 209300 Дж

Таким образом, для нагрева 2 кг воды от -5°С до 20°С понадобится 209300 Дж энергии.

Теперь сложим количество теплоты для обоих этапов:

Общее количество теплоты = 3340 Дж + 209300 Дж Общее количество теплоты = 212640 Дж

Итак, для того чтобы получить воду из 2 кг льда при температуре -5°С и нагреть её до 20°С, понадобится примерно 212640 Дж энергии.