Чтобы рассчитать, сколько энергии нужно затратить для плавления 1 кг льда при температуре -25°C и затем нагрева полученной воды до 100°C, необходимо пройти через несколько этапов.
1. Подогрев льда от -25°C до 0°C
Для этого используем формулу: \[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \]
где:
- \( m = 1 \, \text{кг} \) (масса льда),
- \( c = 2.1 \, \text{кДж/(кг·К)} \) (удельная теплоёмкость льда),
- \( \Delta T = 0 - (-25) = 25 \, \text{К} \).
Таким образом: \[ Q_1 = 1 \cdot 2.1 \cdot 25 = 52.5 \, \text{кДж} \]
2. Плавление льда
Для плавления льда используем теплоту плавления: \[ Q_2 = L_f \cdot m \]
где \( L_f = 334 \, \text{кДж/кг} \) (удельная теплота плавления льда). Тогда: \[ Q_2 = 334 \cdot 1 = 334 \, \text{кДж} \]
3. Нагрев воды от 0°C до 100°C
Используем ту же формулу для нагрева воды: \[ Q_3 = m \cdot c \cdot \Delta T \]
где:
- \( c = 4.2 \, \text{кДж/(кг·К)} \) (удельная теплоёмкость воды),
- \( \Delta T = 100 - 0 = 100 \, \text{К} \).
Таким образом: \[ Q_3 = 1 \cdot 4.2 \cdot 100 = 420 \, \text{кДж} \]
Общая энергия
Теперь мы можем сложить все затраты энергии: \[ Q_{\text{total}} = Q_1 + Q_2 + Q_3 \] \[ Q_{\text{total}} = 52.5 + 334 + 420 = 806.5 \, \text{кДж} \]
Таким образом, для расплавления 1 кг льда при температуре -25°C и нагрева полученной воды до 100°C потребуется 806.5 кДж энергии.