Чтобы найти температуру смеси, можно воспользоваться принципом сохранения энергии. Это предполагает, что тепло, потерянное более горячей водой, будет равно теплу, поглощенному более холодной водой, когда они достигают теплового равновесия.
Обозначим:
- ( m_1 = 150 ) г — масса более горячей воды,
- ( t_1 = 35^\circ \text{C} ) — температура более горячей воды,
- ( m_2 = 50 ) г — масса более холодной воды,
- ( t_2 = 19^\circ \text{C} ) — температура более холодной воды.
Температура смеси обозначается как ( t_{\text{смеси}} ).
Используем формулу теплового баланса:
[ m_1 \cdot c \cdot (t1 - t{\text{смеси}}) = m2 \cdot c \cdot (t{\text{смеси}} - t_2) ]
где ( c ) — удельная теплоемкость воды (которая одинаковая для обеих масс воды и равна примерно 4.18 Дж/г°C, но так как она одинаковая для обеих частей уравнения, её можно сократить).
Получаем уравнение:
[ m_1 \cdot (t1 - t{\text{смеси}}) = m2 \cdot (t{\text{смеси}} - t_2) ]
Подставим известные значения:
[ 150 \cdot (35 - t{\text{смеси}}) = 50 \cdot (t{\text{смеси}} - 19) ]
Раскроем скобки:
[ 5250 - 150 \cdot t{\text{смеси}} = 50 \cdot t{\text{смеси}} - 950 ]
Соберем все слагаемые, содержащие ( t_{\text{смеси}} ), в одну часть уравнения:
[ 5250 + 950 = 150 \cdot t{\text{смеси}} + 50 \cdot t{\text{смеси}} ]
[ 6200 = 200 \cdot t_{\text{смеси}} ]
Теперь найдем ( t_{\text{смеси}} ):
[ t_{\text{смеси}} = \frac{6200}{200} = 31^\circ \text{C} ]
Температура смеси составляет 31 градус Цельсия.