4. В воду массой 5 кг, взятую при температуре 7 °C, погрузили кусок железа, нагретый до 540 °C. Определите массу железа, если температура смеси стала равной 40 °C.

Дано: mводы = 5 кг; tводы = 7 °C; tжелеза = 540 °C; tсмеси = 40 °C; cводы = 4200 Дж/(кг·°C); cжелеза = 460 Дж/(кг·°C). Потерями тепла пренебрегаем.

1. Теплота, полученная водой: Qводы = cводыmводы(tсмеси − tводы) = 4200 · 5 · (40 − 7) = 693 000 Дж.

2. Железо отдаёт столько же теплоты, сколько получает вода: cжелезамжелеза(540 − 40) = 693 000.

3. Находим массу железа: mжелеза = 693 000/(460 · 500) ≈ 3,01 кг.

Ответ: примерно 3,0 кг железа.