La quantité d'énergie nécessaire pour faire fondre 1 gramme de glace à 0°C est de 334 J. Pour calculer le nombre de grammes de glace qui resterait si 4,50 kJ (4 500 J) d'énergie étaient absorbés par 15,0 g de glace à -5,0° C, nous devons déterminer la quantité d’énergie nécessaire pour élever la température de la glace de -5,0°C à 0°C, puis quelle quantité d’énergie est nécessaire pour faire fondre la glace.

1. Tout d’abord, nous devons calculer l’énergie nécessaire pour élever la température de la glace de -5,0°C à 0°C :

- La capacité thermique spécifique de la glace est de 2,09 J/g°C.

- La variation de température est ΔT =0°C - (-5,0°C) =5,0°C.

Énergie =masse × capacité thermique spécifique × changement de température :

Énergie =15 g × 2,09 J/g°C × 5,0°C

Énergie =155,85 J

2. Ensuite, nous devons calculer l’énergie nécessaire pour faire fondre la glace :

- L'enthalpie de fusion de la glace est de 334 J/g.

- La masse de glace à fondre est de 15 g.

Énergie =masse × enthalpie de fusion :

Énergie =15 g × 334 J/g

Énergie =5010 J

3. En additionnant l’énergie nécessaire pour élever la température de la glace à 0°C et l’énergie nécessaire pour faire fondre la glace, on obtient l’énergie totale nécessaire :

Énergie totale =155,85 J + 5 010 J =5 165,85 J

4. Maintenant, nous pouvons calculer le nombre de grammes de glace qui resteraient en soustrayant l’énergie totale absorbée (4 500 J) de l’énergie totale requise (5 165,85 J) et en divisant le résultat par l’enthalpie de fusion (334 J/g) :

Grammes de glace restants =(Énergie totale requise - Énergie totale absorbée) / Enthalpie de fusion

Grammes de glace restants =(5 165,85 J - 4 500 J) / 334 J/g

Grammes de glace restants =0,1967 g

Par conséquent, si 4,50 kJ d’énergie sont absorbés par 15,0 g de glace à -5,0°C, environ 0,20 gramme de glace ne fondrait pas.