Для решения этой задачи мы можем воспользоваться уравнением теплового баланса:
Q1 + Q2 = m1c1(T1 - T0) + m2l + m2c2*(T2 - T0),
где Q1 - количество теплоты, необходимое для нагрева льда до 0 градусов, Q2 - количество теплоты, необходимое для плавления льда, m1 - масса нагреваемого льда, c1 - удельная теплоемкость льда, T1 - исходная температура льда, T0 - температура плавления льда, m2 - масса растаплившегося льда, l - удельная теплота плавления льда, c2 - удельная теплоемкость воды, T2 - итоговая температура воды.
Для решения этой задачи мы можем воспользоваться уравнением теплового баланса:
Q1 + Q2 = m1c1(T1 - T0) + m2l + m2c2*(T2 - T0),
где
Q1 - количество теплоты, необходимое для нагрева льда до 0 градусов,
Q2 - количество теплоты, необходимое для плавления льда,
m1 - масса нагреваемого льда,
c1 - удельная теплоемкость льда,
T1 - исходная температура льда,
T0 - температура плавления льда,
m2 - масса растаплившегося льда,
l - удельная теплота плавления льда,
c2 - удельная теплоемкость воды,
T2 - итоговая температура воды.
Известно:
m1 = 4 кг,
m2 = 4 кг,
c1 = 2100 Дж/(кгК),
c2 = 4200 Дж/(кгК),
l = 334 кДж/кг,
T0 = 0 градусов.
Тогда уравнение примет вид:
Q1 + Q2 = 42100(T1 - 0) + 4334 + 44200*(100 - 0).
Так как в процессе нагревания до кипения льду нужно 12282 кДж, то:
12282 = 8400T1 + 1336 + 16800,
12282 = 8400T1 + 18136,
T1 = (12282 - 18136)/8400,
T1 = -0.7077.
Итак, первоначальная температура льда составляет примерно -0.71 градусов Цельсия.