Какое минимальное количество теплоты необходимо для превращения в воду 500 г льда, взятого при температуре -10°С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь. Ответ запишите в килоджоулях.

Чтобы рассчитать минимальное количество теплоты, необходимое для превращения льда в воду, нам нужно будет учесть два процесса: нагревание льда от -10°C до 0°C и плавление льда при 0°C.

Для первого процесса (нагревание льда) используем формулу количества теплоты: Q1 = m * c * ΔT, где Q1 – количество теплоты, необходимое для повышения температуры льда (Дж), m – масса льда (кг), c – удельная теплоёмкость льда (около 2.09 кДж/(кг·°C) или 2090 Дж/(кг·°C)), ΔT – изменение температуры льда, ΔT = Tконечная - Tначальная.

Для второго процесса (плавление льда) используем формулу: Q2 = m * λ, где Q2 – количество теплоты, необходимое для плавления льда (Дж), λ – удельная теплота плавления льда (около 334 кДж/кг или 334000 Дж/кг).

Таким образом, общее количество теплоты Qtotal равно сумме Q1 и Q2: Qtotal = Q1 + Q2.

Подставим значения в формулы для нахождения Q1 и Q2, принимая массу льда m = 500 г = 0.5 кг (для перевода в килограммы, делаем массу в килограммах), Tначальная = -10°C, Tконечная = 0°C, c = 2090 Дж/(кг·°C), λ = 334000 Дж/кг:

1. Нагревание льда: Q1 = 0.5 кг * 2090 Дж/(кг·°C) * (0°C - (-10°C)) = 0.5 * 2090 * 10 = 10450 Дж = 10.45 кДж.

2. Плавление льда: Q2 = 0.5 кг * 334000 Дж/кг = 167000 Дж = 167 кДж.

Теперь сложим эти два значения, чтобы получить общее количество теплоты: Qtotal = Q1 + Q2 = 10.45 кДж + 167 кДж = 177.45 кДж.

Итак, минимальное количество теплоты, необходимое для превращения 500 г льда, взятого при температуре -10°C, в воду, составляет 177.45 кДж.