Для решения этой задачи можно использовать закон сохранения тепла. Согласно этому закону, если тепло передается между телами, то общее количество теплоты, отданное одним телом, равно количеству теплоты, полученному другим телом.
Обозначим:
- \(m_в = 200 \, \text{г}\) — масса воды,
- \(c_в = 4.18 \, \text{Дж/(г·°C)}\) — удельная теплоемкость воды,
- \(t_в = 90 \, °C\) — начальная температура воды,
- \(m_м = 3 \, \text{г}\) — масса меди,
- \(c_м = 0.385 \, \text{Дж/(г·°C)}\) — удельная теплоемкость меди,
- \(t_м = 10 \, °C\) — начальная температура меди.
Обозначим конечную температуру смеси как \(t_x\).
Запишем уравнение, согласно которому тепло, потерянное водой, равно теплу, полученному медью:
\[ m_в \cdot c_в \cdot (t_в - t_x) = m_м \cdot c_м \cdot (t_x - t_м) \]
Подставим известные значения:
\[ 200 \cdot 4.18 \cdot (90 - t_x) = 3 \cdot 0.385 \cdot (t_x - 10) \]
Решим это уравнение:
Вычислим левую часть:
\[ 836 \cdot (90 - t_x) \]
Вычислим правую часть:
\[ 1.155 \cdot (t_x - 10) \]
Теперь у нас есть:
\[ 836 \cdot (90 - t_x) = 1.155 \cdot (t_x - 10) \]
Упростим уравнение:
\[ 836 \cdot 90 - 836 \cdot t_x = 1.155 \cdot t_x - 11.55 \]
Соберем все \(t_x\) в одну сторону:
\[ 75240 = 836t_x + 1.155t_x - 11.55 \]
Объединим \(t_x\):
\[ 75240 + 11.55 = (836 + 1.155)t_x \]
\[ 75251.55 = 837.155t_x \]
Теперь решаем для \(t_x\):
\[ t_x = \frac{75251.55}{837.155} \approx 89.83 \, °C \]
Таким образом, конечная температура меди, после достижения теплового равновесия с водой, будет примерно 89.83°C.