Для решения этой задачи мы можем использовать принцип сохранения энергии, который гласит, что количество теплоты, переданное от горячего тела к воде, равняется количеству теплоты, полученному водой. В этом случае мы пренебрегаем потерями тепла и теплоёмкостью стакана.
Обозначим данные:
- Масса горячего тела \( m = 50 \) г \( = 0.05 \) кг.
- Удельная теплоёмкость горячего тела \( c = 700 \) Дж/(кг·°С).
- Начальная температура горячего тела \( t² = 90 \) °C.
- Начальная температура воды \( t¹ = 25 \) °C.
- Конечная температура системы \( t³ = 30 \) °C.
- Удельная теплоёмкость воды \( c_{вода} = 4200 \) Дж/(кг·°С).
Теперь рассчитаем количество теплоты, полученное водой:
- Количество теплоты, которое вода получила: \[ Q_{вода} = m_{вода} \cdot c_{вода} \cdot (t³ - t¹) \]
Где \( m_{вода} \) - масса воды, а её значение не указано в задаче. Мы можем оставить \( m_{вода} \) как переменную на данный момент.
- Количество теплоты, которое потеряло горячее тело: \[ Q_{тело} = m \cdot c \cdot (t² - t³) \]
Теперь можем записать уравнение теплового баланса:
\[ Q_{вода} = -Q_{тело} \] или \[ m_{вода} \cdot c_{вода} \cdot (t³ - t¹) = m \cdot c \cdot (t² - t³) \]
В данном уравнении нам нужно решить его относительно \( m_{вода} \):
Подставим известные значения:
\[ m_{вода} \cdot 4200 \cdot (30 - 25) = 0.05 \cdot 700 \cdot (90 - 30) \]
Упростим уравнение:
\[ m_{вода} \cdot 4200 \cdot 5 = 0.05 \cdot 700 \cdot 60 \]
Теперь считая правую сторону:
\[ m_{вода} \cdot 21000 = 2100 \]
Теперь делим обе стороны на 21000:
\[ m_{вода} = \frac{2100}{21000} = 0.1 \text{ кг} = 100 \text{ г} \]
Таким образом, масса воды, находящейся в стакане, составляет 100 г.