Если 3 литра воды при температуре 20 градусов Цельсия смешать с водой при температуре 100 градусов Цельсия, и температура получившейся смеси составит 40 градусов Цельсия, то какова масса горячей воды? При этом будем считать, что теплообмен с окружающей средой не происходит.

Физика 9 класс Теплообмен и температура физика теплообмен температура воды масса горячей воды смешивание жидкостей термодинамика уравнение тепла Новый

Для решения данной задачи мы будем использовать закон сохранения энергии, который в данном случае гласит, что теплота, отданная горячей водой, равна теплоте, принятой холодной водой.

Обозначим:

• m1 - масса холодной воды (3 литра = 3 кг, так как плотность воды равна 1 кг/л);
• m2 - масса горячей воды, которую мы ищем;
• t1 - начальная температура холодной воды (20 градусов Цельсия);
• t2 - начальная температура горячей воды (100 градусов Цельсия);
• tс - температура получившейся смеси (40 градусов Цельсия).

Согласно закону сохранения энергии, мы можем записать уравнение:

m1 * c * (tс - t1) = m2 * c * (t2 - tс),

где c - удельная теплоемкость воды (можно сократить, так как она одинакова для обеих частей). Упрощаем уравнение:

m1 * (tс - t1) = m2 * (t2 - tс).

Теперь подставим известные значения:

3 * (40 - 20) = m2 * (100 - 40).

Это уравнение можно упростить:

3 * 20 = m2 * 60.

60 = m2 * 60.

Теперь делим обе стороны на 60:

m2 = 3 кг.

Таким образом, масса горячей воды составляет 3 килограмма.