Чтобы определить, какую массу спирта нужно сжечь, мы сначала рассчитаем, сколько энергии необходимо для выполнения всех этапов процесса: растопление льда, нагревание полученной воды до 100 градусов и превращение воды в пар. Шаг 1: Расчет энергии, необходимой для растопления льда Для растопления льда массой 2 кг необходимо использовать удельную теплоту плавления льда. Формула для расчета энергии (Q1) выглядит так: Q1 = m_лед * L_плавления где: - m_лед = 2 кг (масса льда) - L_плавления = 333000 Дж/кг (удельная теплота плавления льда) Подставим значения: Q1 = 2 кг * 333000 Дж/кг = 666000 Дж Шаг 2: Расчет энергии, необходимой для нагрева воды Теперь нужно нагреть полученную воду (масса 2 кг) от 0 до 100 градусов. Для этого используем удельную теплоемкость воды (которая равна 4200 Дж/кг*градусов). Формула для расчета энергии (Q2) выглядит так: Q2 = m_вода * c_вода * (T_конечная - T_начальная) где: - m_вода = 2 кг - c_вода = 4200 Дж/кг*градусов - T_конечная = 100 градусов - T_начальная = 0 градусов Подставим значения: Q2 = 2 кг * 4200 Дж/кг*градусов * (100 - 0) = 840000 Дж Шаг 3: Расчет энергии, необходимой для превращения воды в пар Теперь нужно превратить 2 кг воды в пар, используя удельную теплоту парообразования воды. Формула для расчета энергии (Q3) будет следующей: Q3 = m_вода * L_парообразования где: - L_парообразования = 2300000 Дж/кг Подставим значения: Q3 = 2 кг * 2300000 Дж/кг = 4600000 Дж Шаг 4: Общая энергия, необходимая для всего процесса Теперь мы можем сложить все полученные значения, чтобы найти общую энергию (Q_общая): Q_общая = Q1 + Q2 + Q3 Подставим значения: Q_общая = 666000 Дж + 840000 Дж + 4600000 Дж = 6006000 Дж Шаг 5: Учет КПД спиртовки Поскольку КПД спиртовки составляет 30%, это означает, что только 30% энергии, полученной от сгорания спирта, будет использовано для нагрева. Поэтому, чтобы найти необходимую энергию, которую нужно получить от сжигания спирта, мы делим общую энергию на КПД: E_необходимая = Q_общая / КПД КПД в десятичной форме равен 0.3, следовательно: E_необходимая = 6006000 Дж / 0.3 = 20020000 Дж Шаг 6: Расчет массы спирта Теперь мы можем рассчитать, сколько массы спирта нужно сжечь, зная, что удельная теплота сгорания спирта составляет 27 МДж/кг или 27000000 Дж/кг. Формула для расчета массы спирта (m_спирта) будет следующей: m_спирта = E_необходимая / L_сгорания Подставим значения: m_спирта = 20020000 Дж / 27000000 Дж/кг ≈ 0.741 кг Ответ: Для растопления 2 кг льда при -5 градусах и превращения 1 кг воды в пар необходимо сжечь примерно 0.741 кг спирта.