Данное задание требует использования уравнения теплового баланса. Запишем его и решим:
1. Обозначим:
- масса воды: m,
- удельная теплоемкость воды: c₁ = 4200 Дж/(кг·°C),
- удельная теплоемкость ртути: c₂ = 140 Дж/(кг·°C),
- начальная температура воды: t₁ = 20°C,
- начальная температура ртути: t₂ (неизвестная величина),
- установившаяся температура: t₃ = 21°C.
2. Условия:
Количество теплоты, отданное ртутью, равно количеству теплоты, полученного водой:
\[ m c₂ (t₂ - t₃) = m c₁ (t₃ - t₁) \]
3. Упростим уравнение:
\[ c₂ (t₂ - t₃) = c₁ (t₃ - t₁) \]
\[ t₂ - t₃ = \frac{c₁}{c₂} (t₃ - t₁) \]
\[ t₂ = t₃ + \frac{c₁}{c₂} (t₃ - t₁) \]
4. Подставим значения:
\[ t₂ = 21 + \frac{4200}{140} (21 - 20) \]
\[ t₂ = 21 + 30 \]
\[ t₂ = 51 \]
Ответ: начальная температура ртути составляла 51°C.