Какое количество воды m при температуре t2 = 80°C необходимо добавить к 100 г воды, которая находится при температуре t1 = 16°C, чтобы итоговая температура смеси составила t3 = 40°C?

Физика 11 класс Тепловые процессы количество воды температура воды физика 11 класс смешивание жидкостей термодинамика расчет температуры смеси Новый

Для решения задачи о смешивании двух количеств воды с различными температурами, мы будем использовать принцип сохранения энергии. Вода, которая нагревается, будет передавать свою теплоту воде, которая охлаждается, до тех пор, пока не достигнуты одинаковые температуры.

Обозначим:

• m - масса воды, которую нужно добавить (в граммах);
• t1 = 16°C - начальная температура первой порции воды;
• t2 = 80°C - температура добавляемой воды;
• t3 = 40°C - конечная температура смеси;
• m1 = 100 г - масса первой порции воды.

Согласно закону сохранения энергии, количество теплоты, которое получает холодная вода, равно количеству теплоты, которое теряет горячая вода:

1. Теплота, полученная холодной водой:

Q1 = m1 * c * (t3 - t1),

где c - удельная теплоемкость воды (можем принять c = 1 кДж/(кг·°C), но так как у нас граммы, то используем 1 Дж/(г·°C)).

2. Теплота, потерянная горячей водой:

Q2 = m * c * (t2 - t3).

3. Согласно закону сохранения энергии:

Q1 = Q2.

Подставим выражения для Q1 и Q2:

m1 * (t3 - t1) = m * (t2 - t3).

Теперь подставим известные значения:

100 * (40 - 16) = m * (80 - 40).

Это упростится до:

100 * 24 = m * 40.

2400 = 40m.

Теперь найдем m:

m = 2400 / 40 = 60 г.

Ответ: Необходимо добавить 60 г воды при температуре 80°C, чтобы итоговая температура смеси составила 40°C.