2. Какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы изо льда массой 5 кг, взятого при температуре (−10 °C), получить пар при 100 °C? Удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг · °C), температура его плавления 0 °C, удельная теплота плавления льда 340 кДж/кг, удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг · °C), температура кипения воды 100 °C, удельная теплота парообразования воды 2,3 МДж/кг.

Дано: \(m = 5\) кг; начальная температура льда \(t_1 = -10\) °C; температура плавления \(t_п = 0\) °C; температура кипения \(t_к = 100\) °C; \(c_л = 2100\) Дж/(кг · °C); \(\lambda = 340\) кДж/кг = 340 000 Дж/кг; \(c_в = 4200\) Дж/(кг · °C); \(L = 2.3\) МДж/кг = 2 300 000 Дж/кг.

Решение: количество теплоты складывается из четырёх частей: нагревание льда до 0 °C, его плавление, нагревание воды до 100 °C и парообразование.

1. Нагреем лёд до температуры плавления: \(Q_1 = mc_л(t_п - t_1) = 5 \cdot 2100 \cdot (0 - (-10)) = 105\,000\) Дж.

2. Расплавим лёд: \(Q_2 = m\lambda = 5 \cdot 340\,000 = 1\,700\,000\) Дж.

3. Нагреем воду от 0 до 100 °C: \(Q_3 = mc_в(t_к - t_п) = 5 \cdot 4200 \cdot 100 = 2\,100\,000\) Дж.

4. Превратим воду при 100 °C в пар: \(Q_4 = mL = 5 \cdot 2\,300\,000 = 11\,500\,000\) Дж.

Сложим полученные количества теплоты: \(Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 = 105\,000 + 1\,700\,000 + 2\,100\,000 + 11\,500\,000 = 15\,405\,000\) Дж = 15.405 МДж.

Ответ: 15.405 МДж.