В калориметре массой m1 = 50г и с удельной теплоёмкостью c1 = 150 Дж/кг.°С имеется вода с массой m2 = 20г с температурой Т2 = 20° C. В эту систему, ставится груз массой т3 = 25 г неизвестного материала с начальной температурой Т3 = 140 ° С. Спустя некоторый промежуток времени наблюдается термо- динамическое равновесие с температурой T = 60 ° С. Определить данный материал.

Для определения материала груза воспользуемся законом сохранения энергии:

m1 * c1 * (T - T1) + m2 * c2 * (T - T2) = m3 * c3 * (T3 - T)

где m1, c1, T1 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура калориметра, m2, c2, T2 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура воды, m3, c3, T3 - масса, удельная теплоемкость и начальная температура груза, а T - температура равновесия.

Подставляем известные значения:

50г * 150 Дж/кг°C * (60°C - T1) + 20г * 4186 Дж/кг°C * (60°C - 20°C) = 25г * c3 * (140°C - 60°C)

7500 * (60 - T1) + 83680 = 25 * c3 * 80

7500 * 60 - 7500 * T1 + 83680 = 2000 * c3

450000 - 7500 * T1 + 83680 = 2000 * c3

533680 - 7500 * T1 = 2000 * c3

Так как у нас дано, что в калориметре и воде находится вода, то удельная теплоемкость c3 = 4186 Дж/кг°C для воды. Подставляем это значение в уравнение:

533680 - 7500 * T1 = 2000 * 4186

533680 - 7500 * T1 = 8372000

-7500 * T1 = 7838320

T1 = -1045,76°C

Так как температура не может быть отрицательной, то мы делаем вывод, что груз не является водой. Возможно, это металл или другой материал с другими удельными теплоемкостями.