Сколько необходимо сжечь спирта, чтобы расплавить лед массой 2 кг, взятый при температуре -5 с, а полученную воду нагреть

m1 = 2 кг.

Cл = 2100 Дж/кг*°C.

q = 3,4 *10⁵ Дж/кг*°C.

m2 = 1 кг.

Cв = 4200 Дж/кг*°C.

r = 2,3 *10⁶ Дж/кг*°C. 

t1 = - 5 °C.

t2 = 0 °C.

t3 = 100 °C.

λ = 2,7 *10⁷ Дж/кг*°C. 

КПД = 40 %

mсп - ?

КПД = Qл * 100 % / Qсп.

Где Qл - количество тепловой энергии необходимое для нагревание, плавление льда, нагревание полученной из него воды до температуры кипения, превращения воды в пар. 

Qсп - количество теплоты, которое выделяется при сгорании спирта.

Qсп = λ * mсп.

mсп = Qл * 100 % / КПД * λ. 

Qл = Cл * m1 * ( t2 - t1) + q * m1 +  Cв * m1 * ( t3 - t2) + r * m2.

Qл = 2100 Дж/кг*°C * 2 кг * (0°C + 5°C) + 3,4 *10⁵ Дж/кг*°C * 2 кг + 4200 Дж/кг*°C * 2 кг * (100 °C + 0 °C) + 2,3 *10⁶ Дж/кг*°C * 1 кг = 21000 Дж + 680000 Дж + 840000 Дж + 2300000 Дж = 3841000 Дж.

mсп = 3841000 Дж * 100 % / 40 % * 2,7 *10⁷ Дж/кг*°C = 0,356 кг.

Ответ: в спиртовке необходимо спалить mсп = 0,356 кг спирта.