Для решения этой задачи мы воспользуемся законом сохранения энергии. Когда медный брусок, нагретый до высокой температуры, помещается в воду, происходит теплообмен. Тепло, которое теряет брусок, равно теплу, которое получает вода. Запишем это уравнение:

Где:

• Q_бруска - количество тепла, отданное бруском;
• Q_воды - количество тепла, полученное водой.

Теперь запишем выражения для количества тепла:

Количество тепла, отданное бруском, можно выразить через его массу, удельную теплоемкость и изменение температуры:

Где:

• m_бруска - масса медного бруска (это то, что мы хотим найти);
• c_мед - удельная теплоемкость меди (приблизительно 385 Дж/(кг·°C));
• T_нач - начальная температура бруска (это температура кипящей воды, около 100°C);
• T_кон - конечная температура бруска (температура воды после теплообмена, 25°C).

Теперь запишем выражение для количества тепла, полученного водой:

Где:

• m_воды - масса воды (800 г = 0.8 кг);
• c_воды - удельная теплоемкость воды (приблизительно 4180 Дж/(кг·°C));
• T_кон - конечная температура воды (25°C);
• T_нач - начальная температура воды (20°C).

Теперь подставим все известные значения в уравнение:

Упростим уравнение:

Теперь вычислим правую часть уравнения:

Теперь у нас есть уравнение:

Теперь найдем массу бруска:

Вычислим:

Таким образом, масса медного бруска составляет примерно 0.58 кг.