В термос, содержащий m₁ = 2 кг льда при температуре t₁ = −20 °C, налили 100 мл воды при температуре t₂ = 30 °C. Термос считайте идеальным теплоизолятором. Удельная теплоёмкость льда c₁ = 2100 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда λ = 330 кДж/кг, удельная теплоёмкость воды c₂ = 4200 Дж/(кг·°C). Спустя длительное время содержимым термоса оказалось: только лёд, только вода, невозможно определить или лёд с водой?

Масса воды: 100 мл = 0,1 кг.

Чтобы нагреть лёд до 0 °C, требуется теплота: Q_л = 2 · 2100 · 20 = 84 000 Дж.

Вода при охлаждении до 0 °C отдаст Q_в = 0,1 · 4200 · 30 = 12 600 Дж. Если вода замёрзнет, при этом дополнительно выделится 0,1 · 330 000 = 33 000 Дж.

Даже если вся вода замёрзнет, суммарно выделится 12 600 + 33 000 = 45 600 Дж, что меньше 84 000 Дж, необходимых для нагрева льда до 0 °C. Значит, после установления равновесия вода полностью замёрзнет, а лёд останется ниже 0 °C.

Ответ: только лёд.