В распоряжении экспериментатора есть калориметр, одинаковые кубики льда и одинаковые порции воды. Масса одного кубика льда равна массе одной порции воды. Все кубики льда имеют одинаковую начальную температуру, температура каждой порции воды t=80∘C . При смешивании в калориметре одного кубика льда с двумя порциями воды в нём устанавливается температура t1=17∘C . Теплоёмкостью калориметра, испарением воды и теплообменом с окружающей средой можно пренебречь. Какая температура t2 установится в калориметре, если в нём смешать два кубика льда с четырьмя порциями воды? Дайте ответ в градусах Цельсия с округлением до целого числа.

Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения энергии.

Пусть масса одного кубика льда и одной порции воды равна m, а начальная температура кубиков льда равна 0°C.

Тепло, выделившееся при охлаждении двух порций воды до температуры t1=17°C, равно теплу, поглощенному при плавлении одного кубика льда и нагревании его до температуры t1:

2m * c * (80 - t1) = m * L + m * c * t1,

где c - удельная теплоемкость воды, L - удельная теплота плавления льда.

Решив это уравнение, найдем значение t1.

Аналогично, для случая с двумя кубиками льда и четырьмя порциями воды:

4m * c * (80 - t2) = 2m * L + 2m * c * t2,

где t2 - искомая температура.

Решив это уравнение, найдем значение t2.

Подставим данные и найдем значение t2:

4 * 1 * (80 - t2) = 2 * 1 + 2 * t2, 320 - 4t2 = 2 + 2t2, 6t2 = 318, t2 ≈ 53°C.

Итак, температура t2, которая установится в калориметре, если в нём смешать два кубика льда с четырьмя порциями воды, равна 53°C.