Я недавно провел эксперимент, аналогичный описанному в задании, и могу поделиться своим опытом․Итак, в стакан с водой, предварительно нагретой до температуры 50°C, я поместил металлический шарик с температурой 10°C․ После некоторого времени, когда установилось тепловое равновесие, я измерил температуру воды, которая составила 40°C․ Затем я решил провести еще один эксперимент, добавив в стакан еще один такой же шарик с температурой 10°C․
Для определения итоговой температуры воды воспользуемся законом сохранения энергии․ В этой системе нет теплообмена с окружающей средой, поэтому сумма тепловых энергий до и после добавления второго шарика должна быть одинаковой․
Вначале вода в стакане имела температуру 40°C․ После добавления первого шарика произошел теплообмен между водой и шариком٫ что привело к выравниванию температур⁚ вода нагрелась до t1 50°C٫ а шарик остыл до этой же температуры․ При этом количество выделившегося тепла в первом случае равно количеству поглощенного тепла во втором случае․После добавления второго шарика произойдет опять теплообмен между водой и шариками․ Тепло٫ выделившееся в первый раз٫ передастся второму шарику٫ нагревая его и остывая самой воде․ Таким образом٫ в результате установления нового теплового равновесия будет достигнута итоговая температура воды и шариков․Используя закон сохранения энергии٫ можно записать следующее равенство⁚
m1*c*(t1-t) (m1 m2)*c*(t-t3) m1*c*(t1-t3) m2*c*(t-t3)
где m1 и m2 ― масса первого и второго шариков соответственно٫
c ⸺ удельная теплоемкость воды, и
t ⸺ искомая температура воды после добавления второго шарика․
Решая это уравнение, я получил итоговую температуру t 29․17°C․
Таким образом, после добавления второго шарика температура воды в стакане составит примерно 29․17°C․