Для решения задачи воспользуемся законом сохранения энергии, который гласит, что теплота, отданная горячей водой, равна теплоте, принятой холодной водой.
Обозначим:
- \( m_1 \) — масса горячей воды = 200 г = 0,2 кг
- \( T_1 \) — температура горячей воды (которую нам нужно найти)
- \( m_2 \) — масса холодной воды = 1,2 кг
- \( T_2 \) — температура холодной воды = 20 °C
- \( T_f \) — температура смеси = 22 °C
- \( c \) — удельная теплоёмкость воды = 4200 Дж/(кг·°C)
Сначала запишем уравнение для теплоты:
Расчет теплоты, отданной горячей водой: \[ Q_1 = m_1 \cdot c \cdot (T_1 - T_f) \]
Расчет теплоты, принятой холодной водой: \[ Q_2 = m_2 \cdot c \cdot (T_f - T_2) \]
Теперь, согласно закону сохранения энергии:
\[ Q_1 = Q_2 \]
Подставим выражения для \( Q_1 \) и \( Q_2 \):
\[ m_1 \cdot c \cdot (T_1 - T_f) = m_2 \cdot c \cdot (T_f - T_2) \]
Упрощая это уравнение, мы можем убрать \( c \) (так как оно одинаковое с обеих сторон):
\[ m_1 \cdot (T_1 - T_f) = m_2 \cdot (T_f - T_2) \]
Теперь подставим известные значения:
\[ 0,2 \cdot (T_1 - 22) = 1,2 \cdot (22 - 20) \]
Упрощаем правую часть уравнения:
\[ 0,2 \cdot (T_1 - 22) = 1,2 \cdot 2 \] \[ 0,2 \cdot (T_1 - 22) = 2,4 \]
Делим обе стороны уравнения на 0,2:
\[ T_1 - 22 = \frac{2,4}{0,2} = 12 \]
Теперь находим \( T_1 \):
\[ T_1 = 12 + 22 = 34 \]
Таким образом, температура горячей воды была 34 °C.