4

Краткий ответ: начальная температура воды была примерно
\[ \boxed{17{,}6^\circ\text{C}} \]

Решение

Считаем, что теплообмен происходил только между гирей и водой.

1. Масса воды: \[ m_{\text{в}}=\rho V=1\ \frac{\text{кг}}{\text{л}}\cdot 8\ \text{л}=8\ \text{кг}. \]

2. Температура гири уменьшилась с \(70^\circ\text{C}\) до \(20^\circ\text{C}\), поэтому выделившееся тепло: \[ Q_{\text{г}}=m_{\text{г}}c_{\text{г}}(70-20) =3\cdot540\cdot50=81000\ \text{Дж}. \]

3. Это тепло получила вода: \[ Q_{\text{в}}=m_{\text{в}}c_{\text{в}}(20-t_0). \]

По закону сохранения энергии: \[ 8\cdot4200(20-t_0)=81000. \]

\[ 20-t_0=\frac{81000}{33600}\approx2{,}41, \] \[ t_0=20-2{,}41\approx17{,}6^\circ\text{C}. \]

Проверка: вода нагрелась примерно на \(2{,}4^\circ\text{C}\), то есть от \(17{,}6^\circ\text{C}\) до \(20^\circ\text{C}\), получив \(81000\) Дж — столько же, сколько отдала гиря.