Давайте спочатку використаємо принцип збереження енергії. Тепло, яке передається від мідного тіла до алюмінієвої каструлі, буде рівним теплу, яке поглине мідне тіло і теплу, яке поглине вода.
Теплова рівновага вказує на те, що теплова енергія з мідного тіла буде розподілятися між алюмінієвою каструлею і водою досягаючи загальної рівноваги.
Можемо використати формулу для розрахунку теплової рівноваги:
м1c1ΔT1 + м2c2ΔT2 = 0,
де м1 і ΔT1 - маса і зміна температури мідного тіла (800 г, 80 °C),
м2 і ΔT2 - маса і зміна температури води,
с1 і c2 - теплоємність мідного тіла і води.
З відомими значеннями і підставляючи відповідні відомості в рівняння, ми можемо розрахувати невідому зміну температури води ΔT2.
Оскільки температура води і початкова температура каструлі однакові (20 °C), зміна температури води ΔT2 дорівнює температурі каструлі після досягнення теплової рівноваги.
Застосовуючи формулу і розв'язуючи її відносно ΔT2, отримуємо:
м1c1ΔT1 + м2c2ΔT2 = 0,
(800 г)(0,385 Дж/г°C)(80 °C) + (2000 г)(4,181 Дж/г°C)(ΔT2) = 0,
25 600 Дж + 8362,6 ΔT2 = 0,
ΔT2 ≈ -3,06 °C.
Отже, температура встановиться внаслідок теплової рівноваги в каструлі приблизно -3,06 °C. Будь ласка, зверніть увагу, що знак "-" означає, що температура буде понижена внаслідок процесу.