СРОЧНО ПЖ 40 БАЛЛОВ ТОЛЬКО ОТВЕТ Две разные детали , изготовленные из одного и того же металла , нагрели до t⁰= 100°C. Если первую деталь охладить до t¹=20°C и привести в контакт со второй , то спустя некоторое время установятся тепловое равновесие при температуре t²=80°C. Какая температура t³ установится , если до температуры t¹ охладить не первую , а вторую деталь , и затем привести ее в контакт с первой ? Тепловыми потерями пренебречь . Ответ вырази в градусах , округлив до целого значения ​

Для решения этой задачи будем использовать закон сохранения энергии. Пусть массы деталей равны $m$, а их удельная теплоемкость — $c$. Поскольку детали изготовлены из одного и того же металла, удельная теплоемкость $c$ у них одинаковая. Тепловыми потерями пренебрегаем, поэтому будем считать, что вся энергия, передаваемая одной деталью, полностью поглощается другой.

Анализ ситуации:

1. Первая ситуация:

   • Начальная температура первой детали $t_1 = 20^\circ\text{C}$, второй — $t_0 = 100^\circ\text{C}$.
   • В тепловом равновесии установилась температура $t_2 = 80^\circ\text{C}$.

2. Вторая ситуация:

   • Теперь до температуры $t_1 = 20^\circ\text{C}$ охлаждается вторая деталь, а первая остается при $t_0 = 100^\circ\text{C}$.
   • Нужно найти температуру $t_3$, при которой установится тепловое равновесие.

Решение:

Для обеих ситуаций можно записать уравнения теплового баланса, где количество теплоты, отданное одной деталью, равно количеству теплоты, принятому другой:

1. Первая ситуация:

Количество теплоты, отданное второй деталью при остывании до $t_2$:

Количество теплоты, полученное первой деталью при нагреве до $t_2$:

Поскольку количество теплоты, отданное и полученное, должно быть равным, у нас:

Этот результат противоречит закону сохранения энергии, и это говорит о том, что второй объект при контакте не достиг теплового равновесия.