Для определения установившейся температуры, когда 1 кг воды при температуре 20°С смешивается с 1,5 кг горячей воды при температуре 50°С, можно воспользоваться законом сохранения энергии. Предполагаем, что тепло, переданное горячей водой, полностью поглощается холодной водой, и нет теплопотерь в окружающую среду.
Обозначим:
- \( m_1 = 1 \, \text{кг} \) — масса холодной воды,
- \( T_1 = 20° \, \text{С} \) — начальная температура холодной воды,
- \( m_2 = 1,5 \, \text{кг} \) — масса горячей воды,
- \( T_2 = 50° \, \text{С} \) — начальная температура горячей воды,
- \( T_f \) — установившаяся температура смеси.
При равновесии теплоты имеем:
\[ m_1 \cdot c \cdot (T_f - T_1) + m_2 \cdot c \cdot (T_f - T_2) = 0 \]
где \( c \) — удельная теплоемкость воды (которая одинаковая для обеих масс и может быть сокращена).
Подставим известные значения:
\[ 1 \cdot (T_f - 20) + 1.5 \cdot (T_f - 50) = 0 \]
Раскроем скобки:
\[ T_f - 20 + 1.5T_f - 75 = 0 \]
Объединим подобные члены:
\[ 2.5T_f - 95 = 0 \]
Теперь решим уравнение для \( T_f \):
\[ 2.5T_f = 95 \] \[ T_f = \frac{95}{2.5} = 38° \, \text{С} \]
Таким образом, установившаяся температура смеси составит 38°.