Стальной резец массой 2 кг был нагрет до температуры 800 градусов С и затем опущен в сосуд, содержащий 15 л воды при температуре 10 градусов С. До какой температуры нагреется вода в сосуде?

Давай разберём задачу шаг за шагом, используя закон сохранения энергии.

Дано:

• Масса стального резца: $m_\text{сталь} = 2 \text{ кг}$

• Начальная температура резца: $T_\text{сталь нач} = 800^\circ C$

• Масса воды: $V_\text{вода} = 15 \text{ л} = 15 \text{ кг}$ (плотность воды ≈ 1 кг/л)

• Начальная температура воды: $T_\text{вода нач} = 10^\circ C$

• Удельная теплоёмкость стали: $c_\text{сталь} \approx 460 \text{ Дж/(кг·°C)}$

• Удельная теплоёмкость воды: $c_\text{вода} = 4186 \text{ Дж/(кг·°C)}$

Шаг 1: Составим уравнение теплового баланса

Если потери тепла в окружающую среду пренебрежимо малы, тепло, потерянное сталью, равно теплу, полученному водой:

Шаг 2: Подставим числа

Считаем левую и правую части:

Шаг 3: Находим $T$

Ответ:

Вода нагреется примерно до 21°C.

Небольшой вывод: даже очень горячий стальной резец не сильно нагревает большое количество воды, потому что удельная теплоёмкость воды почти в 10 раз больше, чем у стали, и массы воды достаточно много.