Для превращения льда в жидкость (воду) необходимо потратить определенное количество энергии на разрушение межмолекулярных связей в льду и достижение температуры плавления льда (-10°C).
Чтобы определить сколько угля надо сжечь, необходимо знать эффективность горения угля и количество тепла, которое генерируется при его сжигании. Эффективность горения угля варьируется в зависимости от его вида, качества и других факторов. Обычно эффективность горения угля составляет около 25-30%. Это означает, что только 25-30% химической энергии, хранящейся в угле, преобразуется в тепловую энергию при сжигании.
Сначала определим количество тепла, необходимое для разрушения межмолекулярных связей в льду и достижения температуры плавления (-10°C). Для этого можно использовать закон теплоты переноса:
Q = mcΔT
где Q - количество тепла, которое необходимо потратить;
m - масса льда (2 кг);
c - specific heat capacity (специфическое теплопоглощение) воды, которое приблизительно равно 4 184 Дж/кг·К при температуре плавления (-10°C);
ΔT - изменение температуры (в нашем случае это 0 К, так как лёд уже находится при температуре плавления).
Q = 2 кг × 4 184 Дж/кг·К × 0 К = 0 Дж
Таким образом, не требуется ни малейшего количества тепла для разрушения межмолекулярных связей в льду и достижения температуры плавления (-10°C). Это означает, что лёд уже находится в равновесии с окружающей средой, и для его размраживания не требуется дополнительного тепла.
Теперь, если мы хотим определить сколько угля надо сжечь, чтобы получить необходимое количество тепла, мы можем использовать следующую формулу:
Q = mcΔT
где Q - количество тепла, которое необходимо потратить;
m - масса угля, которую надо сжечь;
c - specific heat capacity (специфическое теплопоглощение) угля;
ΔT - изменение температуры, которое мы хотим достичь.
Для определения массы угля, которую надо сжечь, необходимо знать эффективность горения угля и количество тепла, которое генерируется при его сжигании. Однако, без этой информации, мы не можем точно определить, сколько угля надо сжечь для превращения 2 кг льда в жидкость.