Чтобы определить, в каком из сосудов масса воды больше, мы можем воспользоваться уравнением теплового баланса. Когда одинаковое количество теплоты ( Q ) передается воде в каждом сосуде, изменение температуры воды ( \Delta T ) будет зависеть от массы воды ( m ) и её удельной теплоемкости ( c ). Уравнение теплового баланса в данном случае выглядит следующим образом:
[ Q = mc\Delta T ]
Поскольку количество теплоты ( Q ) одинаково для обоих сосудов, мы можем записать:
[ m_1 c \Delta T_1 = m_2 c \Delta T_2 ]
где:
- ( m_1 ) и ( m_2 ) — массы воды в первом и втором сосуде,
- ( \Delta T_1 ) и ( \Delta T_2 ) — соответствующие изменения температуры.
Удельная теплоемкость ( c ) для воды является постоянной и одинаковой для обоих сосудов, поэтому её можно сократить:
[ m_1 \Delta T_1 = m_2 \Delta T_2 ]
Отсюда можно выразить отношение масс через изменения температур:
[ \frac{m_1}{m_2} = \frac{\Delta T_2}{\Delta T_1} ]
Это соотношение показывает, что масса воды в сосуде будет больше в том случае, если изменение температуры ( \Delta T ) в этом сосуде меньше. То есть, чем меньше вода в сосуде нагрелась при передаче одинакового количества теплоты, тем больше её масса.
Таким образом, если в одном сосуде температура воды после передачи теплоты повысилась меньше, чем в другом, это означает, что масса воды в первом сосуде больше.