Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения энергии. Мы будем считать, что количество тепла, теряемого горячей водой, равно количеству тепла, получаемого холодной водой.
Обозначим:
- \( m_1 = 200 \) г — масса кипятка (горячей воды),
- \( T_1 = 100 \) °C — начальная температура кипятка,
- \( m_2 \) — масса холодной воды, которую мы ищем,
- \( T_2 = 20 \) °C — начальная температура холодной воды,
- \( T_f = 40 \) °C — конечная температура смеси.
Формула для количества теплоты, переданного или полученного веществом, выглядит так: \[ Q = m \cdot c \cdot \Delta T, \] где \( c \) — теплоемкость воды (мы можем считать её равной 1 кДж/(кг·°C) или 4,18 Дж/(г·°C)).
Согласно закону сохранения энергии: \[ Q_{горячей} = Q_{холодной}. \]
Подставим данные: Для горячей воды: \[ Q_{горячей} = m_1 \cdot c \cdot (T_1 - T_f) = 200 \cdot 1 \cdot (100 - 40) = 200 \cdot 60 = 12000 \text{ Дж}. \]
Для холодной воды: \[ Q_{холодной} = m_2 \cdot c \cdot (T_f - T_2) = m_2 \cdot 1 \cdot (40 - 20) = m_2 \cdot 20. \]
Теперь приравняем количество теплоты: \[ 12000 = m_2 \cdot 20. \]
Отсюда находим массу холодной воды: \[ m_2 = \frac{12000}{20} = 600 \text{ г}. \]
Таким образом, для получения комфортной температуры воды равной 40 °C, Оле нужно добавить 600 г холодной воды при температуре 20 °C.