Чтобы решить задачу, давайте обозначим количество щелочи, которое химик изначально добавил в первую пробирку, как \( x \) миллилитров.
В первой пробирке изначально содержится \( x \) мл NaOH.
Во второй пробирке изначально содержится \( 0 \) мл NaOH, но имеется \( 20 \) мл воды (обратите внимание, что вода не влияет на количество NaOH, нам это важно будет позже).
После того как химик налил \( 20 \) мл щелочи в вторую пробирку, во второй пробирке теперь находится \( 20 \) мл NaOH.
После этого из второй пробирки переливается \( \frac{2}{3} \) раствора в первую пробирку. Объем раствора во второй пробирке \( = 20 \) мл NaOH + \( 20 \) мл воды = \( 40 \) мл. Таким образом, \( \frac{2}{3} \) этого объема составляет: \[ \frac{2}{3} \times 40 \text{ мл} = \frac{80}{3} \text{ мл} \]
Этот объем NaOH (вместе с водой) теперь переливается в первую пробирку. Теперь в первой пробирке:
- Изначально было \( x \) мл NaOH.
- Добавили \( \frac{80}{3} \) мл раствора, который состоит из \( \frac{2}{3} \) от \( 20 \) мл NaOH, значит добавлено: \[ \frac{2}{3} \times 20 \text{ мл} = \frac{40}{3} \text{ мл NaOH} \] То есть, теперь в первой пробирке: \[ x + \frac{40}{3} \text{ мл NaOH} \]
Во второй пробирке остается \( \frac{1}{3} \) раствора, который составляет: \[ \frac{1}{3} \times 40 \text{ мл} = \frac{40}{3} \text{ мл} \]
Условие задачи гласит, что в первой пробирке вчетверо больше жидкости, чем во второй: \[ x + \frac{40}{3} = 4 \times \frac{40}{3} \]
Решаем это уравнение: \[ x + \frac{40}{3} = \frac{160}{3} \] Выражаем \( x \): \[ x = \frac{160}{3} - \frac{40}{3} = \frac{120}{3} = 40 \]
Таким образом, изначально в первой пробирке было \( \boxed{40} \) миллилитров NaOH.