реши задачку по физике: какое количество теплоты необходимо передать льду массой 1.5 кг при температуре -30°С для его нагревания на 20°С через дано Си и решение

Данные задачи (через СИ):

• Масса ice: m = 1.5 кг
• Начальная температура: T_i = -30°C
• Нагрев на: ΔT = 20°C (то есть Tf = -10°C)
• Удельная теплоемкость льда: c_ice ≈ 2.1 кДж/(кг·K) = 2100 Дж/(кг·K)

Важно: за диапазон нагревания до -10°C лед не плавится, перехода через 0°C не происходит, фазовый переход не затрагивается.

Решение:

1. Так как температура повышается на 20 K и остаётся ниже 0°C, фазовый переход не наступает. Общее количество теплоты рассчитывается по формуле Q = m · c · ΔT.
2. Подставляем значения: Q = 1.5 кг × 2100 Дж/(кг·K) × 20 K Q = 1.5 × 2100 × 20 Дж Q = 63000 Дж Q ≈ 6.3 × 10^4 Дж = 63 кДж

Ответ: требуется примерно 6.3×10^4 Дж (63 кДж) теплоты.

Замечания:

• Если нагрев продолжался бы выше 0°C, нужно было бы учесть плавление льда: энергия на плавление L_f ≈ 333.55 kJ/kg и затем нагрев воды: c_w ≈ 4.18 kJ/(kg·K).
• В данном случае достаточен только теплоёмкость льда и изменение температуры до -10°C.