Сколько килограммов льда при температуре плавления можно превратить в воду, используя всю энергию, запасенную

Тема: Тепловой обмен и переход состояний веществ

Объяснение:
Для решения задачи нам необходимо использовать закон сохранения энергии. В данном случае, энергия, запасенная в шоколадном батончике, будет использована для плавления льда и нагревания его до температуры плавления.

Шаги решения:
1. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для плавления льда. Формула для этого: Q = m * L, где Q - количество теплоты, m - масса вещества (льда), L - удельная теплота плавления. В нашем случае m = 1 кг, L = 3,3 * 10^5 Дж/кг. Получаем Q = 1 * (3,3 * 10^5) = 3,3 * 10^5 Дж.
2. Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагревания воды до температуры плавления. Формула: Q = m * c * ΔT, где c - удельная теплоемкость воды, ΔT - изменение температуры. В нашем случае m = 1 кг, c = 4200 Дж/кг·°C, ΔT - разница между температурой плавления льда (0°C) и температурой передачи тепла (неизвестно). Обозначим ΔT как Т. Получаем уравнение 330000 = 1 * 4200 * Т, откуда Т = 330000 / (4200 * 1) = 78,57°C.
3. Сложим два значения теплоты, чтобы получить общее количество энергии Q = 3,3 * 10^5 + 330000 = 660000 Дж.
4. Для того чтобы найти массу льда, разделим общую энергию на удельную теплоту плавления льда: m = Q / L = 660000 / (3,3 * 10^5) = 2 кг.

Пример использования:
В шоколадном батончике с калорийностью 330 кКал запасено достаточно энергии, чтобы превратить в воду 2 кг льда при температуре плавления.

Совет:
При решении задач на тепловой обмен всегда применяйте закон сохранения энергии. Также обратите внимание на размерности используемых физических величин и приведите их к нужной системе измерений перед решением задачи.

Упражнение:
Сколько теплоты будет выделяться при замерзании 500 г воды при температуре 20°C, если удельная теплота плавления воды составляет 334 кДж/кг? Ответ дайте в джоулях.