В сосуде смешали воду объемом 0,5 л с температурой 10˚С и подсолнечное масло массой 3 кг с температурой 28˚С. Рассчитайте, при какой температуре установится тепловое равновесие.
от

1 Ответ

дано:  
объем воды V_вода = 0.5 л = 0.5 кг (плотность воды примерно 1 кг/л)  
температура воды T_вода = 10 °C  
масса масла m_масло = 3 кг  
температура масла T_масло = 28 °C  
удельная теплоемкость воды c_вода = 4200 Дж/(кг·°C)  
удельная теплоемкость масла c_масло ≈ 2000 Дж/(кг·°C)  

найти:  
температуру теплового равновесия T_равновесие

решение:  
1. Составим уравнение для сохранения энергии в системе. Количество теплоты, отданное горячим маслом, равно количеству теплоты, полученному холодной водой:

m_масло * c_масло * (T_масло - T_равновесие) = m_вода * c_вода * (T_равновесие - T_вода).

2. Подставим известные значения:

3 * 2000 * (28 - T_равновесие) = 0.5 * 4200 * (T_равновесие - 10).

3. Раскроем скобки:

6000 * (28 - T_равновесие) = 2100 * (T_равновесие - 10).

4. Упростим уравнение:

168000 - 6000 * T_равновесие = 2100 * T_равновесие - 21000.

5. Переносим все слагаемые с T_равновесие в одну сторону:

168000 + 21000 = 6000 * T_равновесие + 2100 * T_равновесие.

6. Это дает:

189000 = 8100 * T_равновесие.

7. Разделим обе стороны на 8100:

T_равновесие = 189000 / 8100
T_равновесие ≈ 23.33 °C.

ответ:  
температура теплового равновесия установится примерно на уровне 23.33 °C.
от