Чтобы решить эту задачу, мы должны пройти несколько этапов, так как процесс включает охлаждение воды, её замерзание и дальнейшее охлаждение льда. Давайте разберем каждый шаг подробно:

1. Охлаждение воды до 0 градусов Цельсия:
   • Начальная температура воды: 10 градусов Цельсия.
   • Конечная температура воды: 0 градусов Цельсия.
   • Формула для расчета количества теплоты при охлаждении: Q = cmΔt.
   • где c = 4200 Дж/(кг·°C) — удельная теплоемкость воды, m = 5 кг — масса воды, Δt = 10°C — изменение температуры.
   • Подставляем значения: Q₁ = 4200 * 5 * 10 = 210000 Дж.
2. Замерзание воды при 0 градусах Цельсия:
   • Формула для расчета количества теплоты при замерзании: Q = Lm.
   • где L = 334000 Дж/кг — удельная теплота плавления льда, m = 5 кг — масса воды.
   • Подставляем значения: Q₂ = 334000 * 5 = 1670000 Дж.
3. Охлаждение льда до -30 градусов Цельсия:
   • Начальная температура льда: 0 градусов Цельсия.
   • Конечная температура льда: -30 градусов Цельсия.
   • Формула для расчета количества теплоты при охлаждении: Q = cmΔt.
   • где c = 2100 Дж/(кг·°C) — удельная теплоемкость льда, m = 5 кг — масса льда, Δt = 30°C — изменение температуры.
   • Подставляем значения: Q₃ = 2100 * 5 * 30 = 315000 Дж.

Теперь, чтобы найти общее количество теплоты, которое необходимо удалить, суммируем все три этапа:

• Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ = 210000 + 1670000 + 315000 = 2195000 Дж.

Таким образом, необходимо удалить 2195000 Дж теплоты, чтобы преобразовать 5 кг воды при температуре 10 градусов Цельсия в лед с температурой -30 градусов Цельсия.