Какая будет конечная температура воды после погружения в стальную гиру массой 2,0 кг с начальной температурой 20

Для решения задачи о температуре воды после погружения в стальную гирю, мы можем использовать закон сохранения тепла. Закон сохранения тепла утверждает, что тепло, полученное одним телом, равно теплу, переданному другому телу в системе.

Для начала нам необходимо определить количество тепла, передаваемого от воды к стальной гире. Мы можем использовать следующую формулу:

\(Q = mc\Delta T\),

где \(Q\) - количество тепла, \(m\) - масса вещества, \(c\) - удельная теплоемкость, \(\Delta T\) - изменение температуры.

По условию задачи, вода имеет начальную температуру 80 °C и объем 4,0 л. Для расчетов мы должны преобразовать объем воды в массу, используя плотность воды, которая равна 1 г/мл или 1000 кг/м³. Таким образом, масса воды будет равна:

\(m_{\text{{воды}}} = V_{\text{{воды}}} \times \text{{плотность воды}}\),
\(m_{\text{{воды}}} = 4,0 \, \text{{л}} \times 1000 \, \text{{кг/м}}^3\).

Теперь мы знаем массу воды, поэтому мы можем рассчитать количество тепла, передаваемого от воды к гире:

\(Q_{\text{{вода-гиря}}} = m_{\text{{воды}}} \times c_{\text{{воды}}} \times \Delta T_{\text{{вода-гиря}}}\).

Теперь мы должны рассчитать изменение температуры (\(\Delta T_{\text{{вода-гиря}}}\)). Вода имеет начальную температуру 80 °C, а гиря имеет начальную температуру 20 °C. Таким образом:

\(\Delta T_{\text{{вода-гиря}}} = \text{{конечная температура}} - \text{{начальная температура}}\),
\(\Delta T_{\text{{вода-гиря}}} = 80 °C - 20 °C\).

Теперь у нас есть все необходимые данные для определения количества тепла, передаваемого от воды к гире. Остается только рассчитать конечную температуру воды после погружения в гирю. Для этого мы можем использовать следующую формулу:

\(Q_{\text{{вода-гиря}}} = m_{\text{{гиря}}} \times c_{\text{{гиря}}} \times \Delta T_{\text{{гиря-вода}}}\).

Мы знаем массу гири (2,0 кг) и удельную теплоемкость стали (около 460 Дж/кг·°C). Остается только рассчитать изменение температуры (\(\Delta T_{\text{{гиря-вода}}}\)).

Теперь, когда мы знаем количество тепла, передаваемого от воды к гире, и количество тепла, передаваемого от гири к воде, мы можем установить уравновешенное состояние тепла. То есть, количество тепла, передаваемое от воды к гире, будет равно количеству тепла, передаваемого от гири к воде:

\(Q_{\text{{вода-гиря}}} = Q_{\text{{гиря-вода}}}\).

Мы можем приравнять формулы, чтобы решить уравнение:

\(m_{\text{{воды}}} \times c_{\text{{воды}}} \times \Delta T_{\text{{вода-гиря}}} = m_{\text{{гиря}}} \times c_{\text{{гиря}}} \times \Delta T_{\text{{гиря-вода}}}\).

Теперь, подставив все известные значения, мы можем решить уравнение и найти конечную температуру воды после погружения в гирю.