Для решения этой задачи мы воспользуемся уравнением тепла, которое учитывает изменение температуры, плавление, кипение и другие процессы, связанные с изменением состояния вещества.

Нагрев льда от -5 °C до 0 °C (tа таяние):

( Q1 = m \cdot c{ice} \cdot \Delta T )

где:

( m = 2 ) кг (масса льда),( c_{ice} \approx 2.1 ) Дж/(кг·°C) (удельная теплоемкость льда),( \Delta T = 0 - (-5) = 5 ) °C.

Подставим значения:

( Q_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 2.1 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot °C} \cdot 5 \, °C = 21 \, \text{Дж} ).

Плавление льда (0 °C):

Для плавления льда используем формулу:

( Q_2 = m \cdot L_f )

где ( L_f \approx 334,000 ) Дж/кг (латентная теплота плавления льда).

Подставим значения:

( Q_2 = 2 \, \text{кг} \cdot 334,000 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 668,000 \, \text{Дж} ).

Нагрев воды до 100 °C:

Теперь нагреваем воду от 0 °C до 100 °C:

( Q3 = m \cdot c{water} \cdot \Delta T )

где ( c_{water} \approx 4,186 ) Дж/(кг·°C).

Подставим значения:

( Q_3 = 2 \, \text{кг} \cdot 4,186 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг} \cdot °C} \cdot 100 \, °C \approx 837.2 \, \text{Дж} ).

Кипение воды (100 °C):

Для кипения используем:

( Q_4 = m \cdot L_v )

где ( L_v \approx 2,260,000 ) Дж/кг (латентная теплота парообразования воды).

Подставим значения:

( Q_4 = 2 \, \text{кг} \cdot 2,260,000 \, \frac{\text{Дж}}{\text{кг}} = 4,520,000 \, \text{Дж} ).

Теперь сложим все выделившиеся (поглощенные) количества тепла:

[
Q_{total} = Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4.
]

Подставляем значения:

[
Q_{total} = 21 + 668,000 + 837.2 + 4,520,000 \approx 5,188,858.2 \text{Дж}.
]

Окончательно, требуется около 5,188,858 Дж тепла для полной обработки 2 кг льда от -5 °C до кипения.