Задание 5. Сколько необходимо сжечь спирта, чтобы расплавить 2 кг льда, взятого при температуре −5 °C, а полученную воду нагреть до кипения и 1 кг воды превратить в пар? КПД спиртовки 40 %.

Используем табличные значения: удельная теплоёмкость льда 2100 Дж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда 3,3·10⁵ Дж/кг, теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°C), удельная теплота парообразования воды 2,3·10⁶ Дж/кг, удельная теплота сгорания спирта 2,7·10⁷ Дж/кг.

1. Нагреваем 2 кг льда от −5 °C до 0 °C: Q₁ = 2 · 2100 · 5 = 21 000 Дж.
2. Плавим лёд: Q₂ = 2 · 3,3·10⁵ = 660 000 Дж.
3. Нагреваем полученные 2 кг воды от 0 °C до 100 °C: Q₃ = 2 · 4200 · 100 = 840 000 Дж.
4. Испаряем 1 кг воды: Q₄ = 1 · 2,3·10⁶ = 2 300 000 Дж.

Всего требуется Q = 3 821 000 Дж. С учётом КПД спирт должен выделить Q / 0,4 энергии. Поэтому масса спирта равна 3 821 000 / (0,4 · 2,7·10⁷) ≈ 0,354 кг.

Ответ: потребуется примерно 0,35 кг спирта.