3. Калориметр не забываем! В калориметр массой 80 г налили 250 г воды при температуре 20 °C. Затем в воду опустили железный цилиндр массой 200 г, нагретый до 100 °C. Температура установилась равной 30 °C. Удельные теплоёмкости: воды — 4200 Дж/(кг·°C), железа — 460 Дж/(кг·°C), калориметра — 800 Дж/(кг·°C). Определите, выполняется ли закон сохранения энергии для данного процесса.

Железо остыло на 70 °C и отдало:

\(Q_{\text{жел}}=0.20\cdot460\cdot70=6440\) Дж.

Вода и калориметр нагрелись на 10 °C. Они получили соответственно:

\(Q_{\text{воды}}=0.25\cdot4200\cdot10=10500\) Дж;

\(Q_{\text{кал}}=0.08\cdot800\cdot10=640\) Дж.

Всего получено \(10500+640=11140\) Дж, что больше отданных железом 6440 Дж. По приведённым данным тепловой баланс не сходится: разница составляет 4700 Дж. Значит, в рамках описанной системы закон сохранения энергии не подтверждается данными условия; вероятно, в условии не учтён источник тепла или есть неточность в данных.

Ответ: тепловой баланс не выполняется: железо отдаёт 6440 Дж, а вода и калориметр получают 11140 Дж.