В кастрюлю налили 2 кг воды при температуре 40 градусов, а затем добавили 4 кг воды при температуре 85 градусов. Определите температуру смеси. Массой кастрюли пренебрегите.
Для начала найдем количество теплоты, которое передалась при смешивании вод. Для этого воспользуемся формулой:
Q1 = c m1 ΔT1 Q2 = c m2 ΔT2
где Q1 и Q2 - количество теплоты, переданное первой и второй порциями воды, c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г*°C), m1 и m2 - массы первой и второй порций воды, ΔT1 и ΔT2 - изменения температуры каждой порции.
Для начала найдем количество теплоты, которое передалась при смешивании вод. Для этого воспользуемся формулой:
Q1 = c m1 ΔT1
Q2 = c m2 ΔT2
где Q1 и Q2 - количество теплоты, переданное первой и второй порциями воды, c - удельная теплоемкость воды (4,186 Дж/г*°C), m1 и m2 - массы первой и второй порций воды, ΔT1 и ΔT2 - изменения температуры каждой порции.
Q1 = 4,186 2000 (85-40) = 418600 Дж
Q2 = 4,186 4000 (85-40) = 837200 Дж
Сумма полученных теплот равна теплоте, необходимой для нагрева смеси до конечной температуры:
Qсмеси = Q1 + Q2 = 418600 + 837200 = 1250800 Дж
Теперь найдем температуру смеси, используя формулу:
Qсмеси = c mсмеси ΔTсмеси
где mсмеси - масса смеси, ΔTсмеси - изменение температуры смеси, которую мы и хотим найти.
1250800 = 4,186 6000 ΔTсмеси
ΔTсмеси = 1250800 / (4,186 * 6000) ≈ 7,45 °C
Итак, температура смеси составляет 40 + 7,45 ≈ 47,45 °C.