Какая будет температура смеси, если в бочку с 40 кг воды при 20 градусах добавили 20 кг горячей воды при 90 градусах

Предмет вопроса: Тепловое равновесие

Описание: Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать закон сохранения теплоты, который говорит, что количество теплоты, перешедшее от одного объекта к другому, равно количеству теплоты, которое получил объект, плюс количеству теплоты, которое отдал объект.

Переведем все данные в джоули, используя следующие соотношения:
1 джоуль = 1 кг * (градус Цельсия)

Для начала, найдем количество теплоты, которое отдала горячая вода:
Q1 = m1 * c * ΔT1,
где m1 - масса горячей воды (20 кг),
c - удельная теплоемкость воды (4186 Дж/кг*градус),
ΔT1 - изменение температуры горячей воды (90 - T начальная град),

Подставив значения, получим:
Q1 = 20 * 4186 * (90 - T начальная)

Затем найдем количество теплоты, которое отдала комнатная температура вода (T начальная):
Q2 = m2 * c * ΔT2,
где m2 - масса комнатной температуры воды (40 кг),
ΔT2 - изменение температуры комнатной воды (20 - T начальная),

Теперь найдем количество теплоты, которое отдала вода при 50 градусах:
Q3 = m3 * c * ΔT3,
где m3 - масса воды при 50 градусах (20 кг),
ΔT3 - изменение температуры воды при 50 градусах (50 - T начальная),

С учетом того, что теплообмен с окружающей средой не учитывается, сумма полученных теплоты должна быть равна нулю:
Q1 + Q2 + Q3 = 0

Подставляя значения и упрощая уравнение, получим:
(20 * 4186 * (90 - T начальная)) + (40 * 4186 * (20 - T начальная)) + (20 * 4186 * (50 - T начальная)) = 0,

Решив это уравнение, найдем T начальная — температуру смеси.

Пример использования:
Задача: Какая будет температура смеси, если в бочку с 40 кг воды при 20 градусах добавили 20 кг горячей воды при 90 градусах и 20 кг воды при 50 градусах? Не учитывайте теплообмен с окружающей средой.

Решение: Используя формулу теплового равновесия, мы можем найти температуру смеси:
(20 * 4186 * (90 - T начальная)) + (40 * 4186 * (20 - T начальная)) + (20 * 4186 * (50 - T начальная)) = 0.

Совет: Для облегчения решения подобных задач, вы можете использовать таблицу или диаграмму для ясной организации данных и переменных задачи.

Задание: У вас есть 30 кг горячего кофе при 80 градусах Цельсия и 50 кг холодного кофе при 20 градусов Цельсия. Какая будет температура, если вы смешаете эти две жидкости? Учтите, что теплообмен с окружающей средой не учитывается.