Какова будет установившаяся температура, если смешать 3 литра воды при температуре 20°С с 2 литрами горячей воды при температуре 80°С?
Плотность воды р=1г/см³, удельная теплоемкость с=4200Дж/(кг•град).
1) 50°С
2) 80°С
3) 88°С
4) 44°С

Физика 11 класс Теплопередача и теплообмен установившаяся температура смешивание воды теплоемкость воды физика 11 класс термодинамика расчет температуры горячая и холодная вода Новый

Чтобы найти установившуюся температуру при смешивании двух объемов воды с разными температурами, мы воспользуемся принципом сохранения энергии. Энергия, переданная от горячей воды, равна энергии, полученной холодной водой.

Обозначим:

• m1 - масса холодной воды (3 литра при 20°С),
• m2 - масса горячей воды (2 литра при 80°С),
• T1 - начальная температура холодной воды (20°С),
• T2 - начальная температура горячей воды (80°С),
• T - установившаяся температура.

Сначала найдем массу воды:

• m1 = 3 л = 3 кг (так как плотность воды 1 г/см³),
• m2 = 2 л = 2 кг.

Теперь применим закон сохранения энергии:

• Энергия, потерянная горячей водой = Энергия, gained cold water.

Формула для расчета энергии выглядит так:

• m2 * c * (T2 - T) = m1 * c * (T - T1).

Так как удельная теплоемкость c одинакова для обеих масс, мы можем её сократить:

Теперь подставим известные значения:

• 2 * (80 - T) = 3 * (T - 20).

Теперь раскроем скобки:

• 160 - 2T = 3T - 60.

Соберем все T на одной стороне:

• 160 + 60 = 3T + 2T,
• 220 = 5T.

Теперь решим уравнение для T:

• T = 220 / 5 = 44°С.

Таким образом, установившаяся температура после смешивания 3 литров воды при 20°С и 2 литров воды при 80°С будет составлять 44°С.

Ответ: 44°С (вариант 4).