Какое количество теплоты необходимо передать льду массой 1,5 кг при температуре -30 градусов Цельсия для его нагревания на 20 градусов Цельсия

Задача: нагреть лед массой 1,5 кг на 20 °C, начиная с -30 °C.

Пояснения и расчёт

• Так как температура повышается с -30 °C до -10 °C, лед остается твёрдым (не достигает 0 °C), следовательно фазового перехода не происходит. Нужно лишь приобразовать тепловую энергию для повышения температуры твёрдого льда.
• Используем теплоёмкость льда: c_ice ≈ 2,1 кДж/(кг·К) = 2100 Дж/(кг·К).
• ΔT = 20 K.
• Формула: Q = m · c · ΔT.

Расчёт

• Q = 1,5 кг × 2100 Дж/(кг·K) × 20 K = 1,5 × 2100 × 20 = 63 000 Дж = 63 кДж.

Ответ

• Необходимое количество теплоты: примерно 6,3 × 10^4 Дж (63 кДж).
• Примечание: если бы температура достигла 0 °C и лед начал таять, потребовалась бы дополнительная работа на тепло плавления льда (λ плавления ≈ 334 кДж/кг).