2. Какую энергию необходимо затратить, чтобы расплавить кусок льда массой 5кг, который взяли при температуре -10°C?

Решение:

Для расплавления льда необходимо затратить энергию на:

1. Нагревание льда от \( -10^{\circ}C \) до \( 0^{\circ}C \).
2. Плавление льда при \( 0^{\circ}C \).

Необходимы следующие удельные теплоты и теплоёмкости:

• Удельная теплоёмкость льда: \( c_{л} = 2100 \text{ Дж/(кг} \cdot {^{\circ}C)} \)
• Удельная теплота плавления льда: \( \lambda = 3.3 \times 10^5 \text{ Дж/кг} \)

Масса льда: \( m = 5 \text{ кг} \)

Температура начальная: \( T_1 = -10^{\circ}C \)

Температура конечная (для плавления): \( T_2 = 0^{\circ}C \)

1. Энергия на нагревание льда:

\( Q_1 = c_{л} \times m \times (T_2 - T_1) \)

\( Q_1 = 2100 \text{ Дж/(кг} \cdot {^{\circ}C)} \times 5 \text{ кг} \times (0^{\circ}C - (-10^{\circ}C)) \)

\( Q_1 = 2100 \text{ Дж/(кг} \cdot {^{\circ}C)} \times 5 \text{ кг} \times 10^{\circ}C \)

\( Q_1 = 105000 \text{ Дж} \)

2. Энергия на плавление льда:

\( Q_2 = \lambda \times m \)

\( Q_2 = 3.3 \times 10^5 \text{ Дж/кг} \times 5 \text{ кг} \)

\( Q_2 = 16.5 \times 10^5 \text{ Дж} = 1650000 \text{ Дж} \)

Общая энергия:

\( Q_{общ} = Q_1 + Q_2 \)

\( Q_{общ} = 105000 \text{ Дж} + 1650000 \text{ Дж} \)

\( Q_{общ} = 1755000 \text{ Дж} \)

Переведем в килоджоули: \( 1755 \text{ кДж} \)

Ответ: Необходимо затратить энергию \( 1755000 \text{ Дж} \) (или \( 1755 \text{ кДж} \)).