3. Для охлаждения только что изготовленной стальной детали массой 12 кг её положили в воду. Известно, что использовали 20 л воды с начальной температурой 15 °C. Начальная температура детали 300 °C. Через некоторое время деталь вынули и измерили её температуру. Она оказалась 34 °C, как и температура воды. Найдите количество теплоты, которое получила вода и количество теплоты, которое потеряла деталь.

Примем плотность воды равной 1000 кг/м³, удельную теплоёмкость воды — 4200 Дж/(кг·°C), стали — 500 Дж/(кг·°C). Теплопотерями в окружающую среду пренебрегаем.

1. Масса воды: \(V=20\) л \(=0{,}020\) м³, поэтому \(m_в=\rho V=1000\cdot0{,}020=20\) кг.

2. Вода нагрелась на \(34-15=19\) °C. Полученное ею количество теплоты: \(Q_в=c_вm_в\Delta t=4200\cdot20\cdot19=1\,596\,000\) Дж.

3. Деталь охладилась на \(300-34=266\) °C. Потерянное ею количество теплоты: \(Q_д=c_дm_д\Delta t=500\cdot12\cdot266=1\,596\,000\) Дж.

Полученные значения совпадают, что согласуется с законом сохранения энергии при пренебрежении теплообменом с окружающей средой.

Ответ: вода получила 1 596 000 Дж (1 596 кДж), деталь потеряла 1 596 000 Дж (1 596 кДж).