5. В пустой стальной чайник массой 400 г, температура которого 20°C, наливают 100 г кипятка. Какая температура установится в чайнике?

Условно примем, что чайник и вода не обмениваются теплом с окружающей средой, а кипяток имеет температуру 100 °C. Для стали возьмём удельную теплоёмкость 460 Дж/(кг·°C), для воды — 4200 Дж/(кг·°C).

При тепловом равновесии теплота, полученная чайником, равна теплоте, отданной водой:

\(m_{\text{ч}}c_{\text{ст}}(t-20)=m_{\text{в}}c_{\text{в}}(100-t)\).

Подставим массы в килограммах: \(0.4\cdot460(t-20)=0.1\cdot4200(100-t)\).

\(184t-3680=42000-420t\), поэтому \(604t=45680\), откуда \(t\approx75.6\ ^\circ\mathrm{C}\).

Ответ: установится температура примерно 76 °C. Значение зависит от принятой теплоёмкости стали; в реальном опыте также есть потери тепла.