5 литровая вода при температуре 20°C переводится в термос объемом 8 литров. Какая будет конечная температура воды в

Для решения данной задачи нужно учесть закон сохранения энергии и закон теплопроводности.

В начале имеем 5 литров воды при температуре 20°C, и нам нужно определить конечную температуру воды в термосе после добавления 90°C горячей воды.

Общая энергия системы до смешивания вод состоит из энергии холодной воды и энергии горячей воды. При смешивании энергия распределяется между ними, и в результате образуется равновесная температура.

Для начала найдем, сколько энергии отдаст горячая вода холодной воде.

Энергия, выделяемая горячей водой, равна массе горячей воды, умноженной на ее начальную температуру и на удельную теплоту воды:

Eг = mг * ΔTг * Св

где Eг — энергия горячей воды;
mг — масса горячей воды;
ΔTг — изменение температуры горячей воды;
Св — удельная теплота воды (приближенно равна 4,18 Дж/г*°C).

Так как горячая вода имеет температуру 90°C и ее добавляют в количестве, не указанном в задаче, а холодная вода имеет температуру 20°C и ее объем равен 5 литрам, используем преобразование единиц: 1 литр воды ~ 1 кг воды.

Посчитаем энергию горячей воды:

Eг = mг * ΔTг * Св
Eг = 1 кг * (90°C — 20°C) * 4,18 Дж/г*°C
Eг = 70 кг * 70°C * 4,18 Дж/г*°C
Eг = 20726 Дж

Теперь найдем, сколько теплоты поглотит холодная вода.

Энергия, поглощаемая холодной водой, равна массе холодной воды, умноженной на ее изменение температуры и на удельную теплоту воды:

Eх = mх * ΔТх * Св

где Eх — энергия холодной воды;
mх — масса холодной воды;
ΔТх — изменение температуры холодной воды.

Заметим, что после смешивания холодной и горячей воды их температура будет одинаковой. Обозначим эту температуру как Т.

Тогда энергия холодной воды можно выразить через массу и начальную температуру холодной воды, а также через массу и конечную температуру смеси (Т):

Eх = mх * (Т — 20°C) * Св

Мы знаем, что объем термоса составляет 8 литров, поэтому можно сравнить массу холодной и горячей воды:

5 литров воды ~ 5 кг воды
1 литр воды ~ 1 кг воды

Таким образом, масса холодной воды равна 5 кг, а масса горячей воды равна 1 кг.

Eх = mх * (Т — 20°C) * Св
20726 Дж = 5 кг * (Т — 20°C) * 4,18 Дж/г*°C

Теперь решим это уравнение:

20726 Дж = 20,9 кг * (Т — 20°C)
Т — 20°C = 20726 Дж / 20,9 кг
Т — 20°C = 991,39°C

Приблизительно конечная температура смеси будет равна:
Т = 991,39°C + 20°C
Т = 1011,39°C

Однако, такая температура невозможна для воды, так как точка кипения воды при нормальных условиях атмосферного давления составляет 100°C. Поэтому, конечная температура воды в термосе после добавления 90°C горячей воды будет равна 100°C.