Чтобы решить задачу о смешивании воды, используем физический закон сохранения энергии, а конкретно — закон сохранения тепла. Мы будем считать, что тепло, потерянное горячей водой, равно теплу, полученному холодной водой.
Пусть:
- \( m_1 = 20 \) кг — масса горячей воды с температурой \( t_1 = 100 \) °C.
- \( m_2 \) — масса холодной воды с температурой \( t_2 = 20 \) °C.
- \( t_f = 40 \) °C — температура смеси.
По закону сохранения тепла:
\[ m_1 \cdot c \cdot (t_1 - t_f) = m_2 \cdot c \cdot (t_f - t_2) \]
Здесь \( c \) — удельная теплоемкость воды, которая в данной задаче сокращается, так как она одинакова для холодной и горячей воды. Таким образом, уравнение упрощается:
\[ m_1 \cdot (t_1 - t_f) = m_2 \cdot (t_f - t_2) \]
Теперь подставим известные значения:
\[ 20 \cdot (100 - 40) = m_2 \cdot (40 - 20) \]
Упростим:
\[ 20 \cdot 60 = m_2 \cdot 20 \]
Решим для \( m_2 \):
\[ 1200 = m_2 \cdot 20 \] \[ m_2 = \frac{1200}{20} = 60 \text{ кг} \]
Таким образом, нужно взять 60 кг холодной воды с температурой 20°C, чтобы в результате в сосуде добиться температуры 40°C.
