Для решения задачи, давайте используем закон сохранения энергии, который гласит, что тепло, переданное одним телом, равно теплу, полученному другим телом.
Обозначим:
- \( m_1 \) — масса холодной воды (30 л), которая равна 30 кг (так как плотность воды составляет 1 кг/л),
- \( T_1 \) — начальная температура холодной воды, которая равна 20 °C,
- \( T_f \) — конечная температура смеси, которую мы хотим достичь, равная 40 °C (это корректная температура, так как выше указано 4 градуса),
- \( m_2 \) — масса горячей воды, которую нужно определить,
- \( T_2 \) — температура горячей воды, равная 60 °C.
Теперь воспользуемся формулой для тепла: \[ m_1 \cdot c \cdot (T_f - T_1) + m_2 \cdot c \cdot (T_f - T_2) = 0 \] где \( c \) — удельная теплоемкость воды, и она сокращается с обеих сторон, поэтому можно не учитывать её в расчётах.
Подставим известные значения: \[ 30 \cdot (40 - 20) + m_2 \cdot (40 - 60) = 0 \] Упростим: \[ 30 \cdot 20 + m_2 \cdot (-20) = 0 \]
Теперь решим уравнение: \[ 600 - 20m_2 = 0 \] \[ 20m_2 = 600 \] \[ m_2 = \frac{600}{20} = 30 \text{ кг} \]
Таким образом, необходимо добавить 30 кг горячей воды, чтобы температура смеси достигла 40 °C.
