Задание 4. До какой температуры был нагрет железный брусок массой 3,0 кг, если вода объёмом 2,0 л в сосуде, в который был опущен брусок, нагрелась от температуры 15 °C до температуры 20 °C? Потерями теплоты на нагревание стенок сосуда пренебречь. Запишите решение.

Дано: \(m_ж=3.0\) кг; \(V_в=2.0\) л, поэтому \(m_в=2.0\) кг; \(t_1=15\ ^\circ\mathrm{C}\); \(t=20\ ^\circ\mathrm{C}\). \(c_в=4200\) Дж/(кг·°C), \(c_ж=460\) Дж/(кг·°C).

Вода получила количество теплоты:

\[Q_в=m_вc_в(t-t_1)=2\cdot4200\cdot(20-15)=42000\ \text{Дж}.\]

Это количество теплоты отдал железный брусок:

\[m_жc_ж(t_ж-20)=42000.\]

Найдём начальную температуру бруска:

\[t_ж=20+\frac{42000}{3\cdot460}\approx20+30.4=50.4\ ^\circ\mathrm{C}.\]

Ответ: железный брусок был нагрет примерно до \(50.4\ ^\circ\mathrm{C}\).