Задание 3. До какой температуры был нагрет железный брусок массой 3,0 кг, если вода объемом 2,0 л в сосуде, в который был опущен брусок, нагрелась от температуры 15 °C до температуры 20 °C? Потерями теплоты пренебречь; нагреванием стенок сосуда пренебречь.

Дано: масса железа \(m_ж=3.0\) кг; объём воды \(V=2.0\) л, значит её масса \(m_в=2.0\) кг; начальная температура воды \(15\ ^\circ\text{C}\); конечная температура смеси \(20\ ^\circ\text{C}\). Используем \(c_в=4200\) Дж/(кг·°C) и \(c_ж=460\) Дж/(кг·°C).

Вода получила теплоту \(Q_в=c_вm_в(20-15)=4200\cdot2.0\cdot5=42000\) Дж.

Эту теплоту отдал железный брусок: \(c_жm_ж(t_ж-20)=42000\).

Отсюда \(t_ж=20+\frac{42000}{460\cdot3.0}\approx50.4\ ^\circ\text{C}\).

Ответ: железный брусок был нагрет примерно до 50,4 °C.