1) Сколько теплоты потребуется, чтобы полностью расплавить кусок льда массой 5 кг, начиная при температуре 0 градусов

Для решения первой задачи, воспользуемся формулой для расчета количества теплоты, необходимой для полного растворения льда:

\[ Q = m \cdot L \]

где \( Q \) - количество теплоты в Джоулях, \( m \) - масса льда в килограммах, а \( L \) - удельная теплота плавления льда, которая равна 334 кДж/кг.

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ Q = 5 \cdot 334 = 1670 \, \text{кДж} \]

Ответ: 1670 кДж.

Для решения второй задачи, нужно учесть следующие этапы:

1. Первый этап: нагревание льда от начальной температуры до температуры плавления.

Для вычисления количества теплоты, необходимой для нагревания льда, используем формулу:

\[ Q_1 = m \cdot c \cdot \Delta T \]

где \( Q_1 \) - количества теплоты в Джоулях, \( m \) - масса льда в килограммах, \( c \) - удельная теплоемкость льда, равная 2.09 Дж/(г·°C), а \( \Delta T \) - разница температур.

Разница температур между начальной и температурой плавления равна \( -40 - 0 = -40 \) градусов Цельсия.

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ Q_1 = 10 \cdot 2.09 \cdot (-40) = -8360 \, \text{Дж} \]

2. Второй этап: плавление льда при постоянной температуре.

Для вычисления количества теплоты, необходимой для плавления льда, используем формулу:

\[ Q_2 = m \cdot L \]

где \( Q_2 \) - количества теплоты в Джоулях, \( m \) - масса льда в килограммах, а \( L \) - удельная теплота плавления льда, равная 334 кДж/кг.

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ Q_2 = 10 \cdot 334 = 3340 \, \text{кДж} \]

3. Третий этап: нагревание получившейся воды от температуры плавления до комнатной температуры.

Для вычисления количества теплоты, необходимой для нагревания воды, используем формулу:

\[ Q_3 = m \cdot c \cdot \Delta T \]

где \( Q_3 \) - количества теплоты в Джоулях, \( m \) - масса воды в килограммах, \( c \) - удельная теплоемкость воды, равная 4.186 Дж/(г·°C), а \( \Delta T \) - разница температур.

Разница температур между температурой плавления и комнатной температурой равна \( 0 - (-40) = 40 \) градусов Цельсия.

Подставляя значения в формулу, получаем:

\[ Q_3 = 10 \cdot 4.186 \cdot 40 = 1674.4 \, \text{Дж} \]

4. Суммируем результаты всех этапов:

\[ Q = Q_1 + Q_2 + Q_3 = -8360 + 3340 + 1674.4 = -3345.6 \, \text{Дж} \]

Ответ: -3345.6 Дж.

Чтобы перевести ответ в килоджоули, нужно разделить его на 1000:

\[ \frac{-3345.6}{1000} = -3.3456 \, \text{кДж} \]

Ответ: -3.3456 кДж.