Чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для полного плавления льда, необходимо учитывать несколько этапов:
Нагрев льда от -40 °C до 0 °C: Используем формулу: \[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \] где:
- \(m = 0.5 \, \text{кг}\) (масса льда),
- \(c = 2.1 \, \text{кДж/(кг·°C)}\) (удельная теплоёмкость льда),
- \(\Delta T = 0 - (-40) = 40 \, °C\) (изменение температуры).
Рассчитываем \(Q_1\): \[ Q_1 = 0.5 \cdot 2.1 \cdot 40 = 42 \, \text{кДж} \]
Плавление льда при 0 °C: Для этого этапа используем формулу: \[ Q_2 = m \cdot L \] где:
- \(L = 334 \, \text{кДж/кг}\) (удельная теплота плавления льда).
Рассчитываем \(Q_2\): \[ Q_2 = 0.5 \cdot 334 = 167 \, \text{кДж} \]
Общее количество теплоты \(Q\): Суммируем количество теплоты, которое нужно для нагрева льда и количество теплоты для его плавления: \[ Q = Q_1 + Q_2 = 42 + 167 = 209 \, \text{кДж} \]
Таким образом, для того чтобы лёд массой 0.5 кг полностью расплавился, необходимо сообщить ему 209 кДж теплоты.