Эта задача решается с использованием закона сохранения энергии, который в данном случае гласит, что количество теплоты, отданное более горячими телами (свинцом и алюминием), равно количеству теплоты, полученному более холодными телами (водой и железом калориметра).
Обозначим массу свинца как mPb, а массу алюминия как mAl. Из условия известно, что mPb+mAl=150 г.
Тепло, отдаваемое свинцом и алюминием, равно теплу, получаемому водой и железом:
Qотд=Qполуч
Теплота, отданная каждым из металлов, рассчитывается по формуле:
Q=mcΔT
где m — масса тела, c — удельная теплоемкость, ΔT — изменение температуры. Следовательно, для свинца и алюминия:
QPb=mPb⋅cPb⋅(Tнач−Tкон)
QAl=mAl⋅cAl⋅(Tнач−Tкон)
где cPb и cAl — удельные теплоемкости свинца и алюминия, соответственно, Tнач — начальная температура металлов (100°C), а Tкон — конечная температура системы (17°C).
Теплота, полученная водой и железом, также рассчитывается по той же формуле:
Qвода=mвода⋅cвода⋅(Tкон−Tнач)
Qжелезо=mжелезо⋅cжелезо⋅(Tкон−Tнач)
где mвода и mжелезо — массы воды и железа, cвода и cжелезо — их удельные теплоемкости, Tнач — начальная температура воды и железа (15°C), а Tкон — конечная температура системы (17°C).
Суммарное количество теплоты, отданное свинцом и алюминием, должно быть равно суммарному количеству теплоты, полученному водой и железом:
mPb⋅cPb⋅(100°C−17°C)+mAl⋅cAl⋅(100°C−17°C)=mвода⋅cвода⋅(17°C−15°C)+mжелезо⋅cжелезо⋅(17°C−15°C)
Подставим известные значения удельных теплоемкостей и масс, а затем решим полученное уравнение относительно mPb и mAl, учитывая, что mPb+mAl=150 г.
Давайте проведем расчеты.