1. Лёд внесли с улицы в подвал, температура воздуха в котором 0 °C. Будет ли таять лёд в подвале?

На фото — упражнение 14. Ниже разбор всех четырёх пунктов.

1. Коротко: нет, сам по себе лёд таять не будет.
   Для плавления льда при \(0\ ^\circ\text{C}\) нужен постоянный приток теплоты. Воздух в подвале тоже имеет \(0\ ^\circ\text{C}\), поэтому без других источников тепла лёд не получит энергию для плавления. Если с улицы лёд был холоднее \(0\ ^\circ\text{C}\), он сначала нагреется до \(0\ ^\circ\text{C}\), но затем таяние прекратится.

2. Коротко: лёд обладает внутренней энергией, но у воды она больше.
   Молекулы льда тоже движутся и взаимодействуют, поэтому внутренняя энергия у него есть. Но при плавлении льда при \(0\ ^\circ\text{C}\) поглощается теплота плавления: \[ Q=\lambda m. \] Поэтому при одинаковой массе и температуре: \[ U_{\text{воды}}>U_{\text{льда}}. \]

3. Коротко: да, вся вода замёрзнет.
   Масса: \[ m=100\ \text{г}=0{,}1\ \text{кг}. \] Для полного замерзания этой воды при \(0\ ^\circ\text{C}\) нужно отнять теплоту: \[ Q=\lambda m =3{,}4\cdot10^5\cdot0{,}1 =3{,}4\cdot10^4\ \text{Дж} =34\ \text{кДж}. \] Вода отдаёт \(35\ \text{кДж}\), а для замерзания нужно \(34\ \text{кДж}\). Значит, вся вода успеет замёрзнуть, а оставшийся \(1\ \text{кДж}\) пойдёт на дальнейшее охлаждение уже образовавшегося льда.

4. Коротко: больше энергии нужно для алюминиевой детали, примерно в \(4{,}6\) раза.
   По табличным значениям: \[ \lambda_{\text{ал}}=3{,}9\cdot10^5\ \text{Дж/кг},\qquad \lambda_{\text{ст}}=0{,}84\cdot10^5\ \text{Дж/кг}. \] Массы одинаковы — по \(1\ \text{кг}\), поэтому: \[ Q_{\text{ал}}=3{,}9\cdot10^5\ \text{Дж},\qquad Q_{\text{ст}}=0{,}84\cdot10^5\ \text{Дж}. \] Отношение: \[ \frac{Q_{\text{ал}}}{Q_{\text{ст}}} =\frac{3{,}9}{0{,}84} \approx4{,}6. \]

Что важно понять: при плавлении и замерзании температура не меняется, пока вещество не перейдёт в другую фазу полностью. Количество теплоты в таких процессах считается по формуле \(Q=\lambda m\), а не по температуре плавления.