5.1.46. В калориметр налили 500 г воды, имеющей температуру 40 °C, и положили кусок льда массой 100 г, имеющий температуру −10 °C. Найти температуру содержимого калориметра после установления теплового равновесия. Теплоёмкостью калориметра и теплообменом с внешней средой пренебречь.

Используем теплоёмкости воды 4200 Дж/(кг·°C) и льда 2100 Дж/(кг·°C), а также теплоту плавления льда 330000 Дж/кг.

1. При охлаждении 0,5 кг воды от 40 °C до 0 °C выделится Q_в = 0,5 · 4200 · 40 = 84000 Дж.
2. Лёд нагреется до 0 °C и растает: Q_л = 0,1 · 2100 · 10 + 0,1 · 330000 = 35100 Дж. Значит, весь лёд растает.
3. Оставшаяся энергия нагреет 0,6 кг воды: 84000 − 35100 = 48900 Дж. Тогда 0,6 · 4200 · T = 48900, откуда T ≈ 19,4 °C.

Ответ: примерно 19,4 °C.