Для расчета энергии, поглощенной из 100 г воды при 40 °C для ее превращения в лед при 0 °C, мы используем формулу:

Q = m c ΔT

где:
Q - энергия
m - масса воды (100 г)
c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г °C)
ΔT - изменение температуры (40 °C - 0 °C = 40 °C)

Q = 100 г 4,186 Дж/г °C 40 °C = 16744 Дж

Таким образом, энергия, поглощенная из 100 г воды при 40 °C для превращения ее в лед при 0 °C, составляет 16744 Дж.

Для расчета энергии, необходимой для растопки кубика льда весом 20 г при температуре -15 °C, мы используем ту же формулу, но в этот раз удаляем лед при температуре -15 °C и превращаем его в воду при температуре 40 °C. У нас есть два этапа: сначала нагревание льда от -15 °C до 0 °C, а затем плавление льда при 0 °C.

Нагревание льда от -15 °C до 0 °C:
Q1 = m c ΔT
Q1 = 20 г 2,09 Дж/г °C 15 °C = 627 Дж

Плавление льда при 0 °C:
Q2 = m * L
где L - удельная теплота плавления льда (334 Дж/г)

Q2 = 20 г * 334 Дж/г = 6680 Дж

Таким образом, общая энергия, необходимая для растопки кубика льда весом 20 г при температуре -15 °C, составляет 627 + 6680 = 7307 Дж.