4. Чтобы получить больше воды во время зимней охоты, в термосе с горячей водой отогревают снег. Начальная температура воды t₁ = 0 °C, масса горячей воды m₁ = 550 г. После смешивания теплового равновесия масса воды стала m₂ = 420 г. Определите исходную температуру воды и термический КПД процесса, если удельная теплоёмкость воды c = 4,2 кДж/(кг·°C), удельная теплота плавления льда λ = 3,3·10⁵ Дж/кг.

В условии есть противоречие: начальная температура горячей воды указана как \(t_1=0\ ^\circ\mathrm C\), но далее требуется определить её исходную температуру. Кроме того, по имеющимся данным нельзя однозначно определить термический КПД: не указано, как именно он определяется и какие потери теплоты учитывать.

Если предположить, что масса воды уменьшилась на 130 г из-за замерзания этой части воды, то по балансу теплоты можно оценить начальную температуру: теплота, выделившаяся при замерзании, равна теплоте охлаждения оставшейся воды до 0 °C.

\(m_1-m_2=0{,}550-0{,}420=0{,}130\) кг.

\((m_1-m_2)\lambda=m_2ct\), поэтому \(t=\dfrac{0{,}130\cdot3{,}3\cdot10^5}{0{,}420\cdot4200}\approx24{,}3\ ^\circ\mathrm C\).

Это лишь условная оценка для указанного предположения, а не однозначный ответ по тексту задачи. Для определения КПД нужны уточнённое условие и определение полезной работы процесса.