Температура 5 кг воды повысилась от 7°С до 53°С при опускании в нее нагретой железной гири. Определите массу гири, если после опускания ее в воду температура гири понизилась с 1103°С до 53°С. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж / (кг·°С), железа 460 Дж / (кг·°С).

Дано:

m1 = 5 килограмм - масса воды;

T1 = 7 градусов Цельсия - начальная температура воды;

T2 = 53 градуса Цельсия - конечная температура воды;

c1 = 4200 Дж / (кг*С) - удельная теплоемкость воды;

T3 = 1103 градуса Цельсия - начальная температура железа;

T4 = 53 градуса Цельсия - конечная температура железа;

c2 = 460 Дж / (кг*С) - удельная теплоемкость железа.

Требуется определить массу железной гири m2 (килограмм).

По законам термодинамики, количество теплоты, затраченной на нагрев воды, будет равно количеству теплоты, которая выделилась при охлаждении гири:

Q1 = Q2;

c1 * m1 * (T2 - T1) = c2 * m2 * (T3 - T4);

m2 = c1 * m1 * (T2 - T1) / (c2 * m2 * (T3 - T4)) =

= 4200 * 5 * (53 - 7) / (460 * (1103 - 53)) = 21000 * 46 / (460 * 1050) =

= 966000 / 483000 = 2 килограмма.

Ответ: масса железной гири равна 2 килограмма.