3. В алюминиевый калориметр массой 100 г налито 200 г воды при температуре 15 °C. В калориметр погрузили стальной брусок, нагретый в кипящей воде. После установления теплового равновесия температура в калориметре поднялась до 25 °C. а) Какое количество теплоты получил калориметр? б) Какое количество теплоты получила вода? в) Какова масса бруска?

Считаем, что брусок перед погружением имел температуру кипящей воды — 100 °C. Используем удельные теплоёмкости: алюминия — 920 Дж/(кг·°C), воды — 4200 Дж/(кг·°C), стали — 500 Дж/(кг·°C). Теплопотерями пренебрегаем.

1. Масса калориметра — 0,1 кг, изменение температуры — 25 − 15 = 10 °C. Полученное им количество теплоты:
   Q_кал = 0,1 · 920 · 10 = 920 Дж.
2. Масса воды — 0,2 кг; она нагрелась на 10 °C.
   Q_воды = 0,2 · 4200 · 10 = 8400 Дж.
3. По закону сохранения энергии брусок отдал теплоту, равную сумме теплоты, полученной калориметром и водой: Q_бруска = 920 + 8400 = 9320 Дж. Остывая от 100 °C до 25 °C, он изменил температуру на 75 °C. Поэтому его масса:
   m = 9320 / (500 · 75) ≈ 0,249 кг.

Ответ: а) 920 Дж; б) 8400 Дж; в) примерно 0,25 кг.