Волшебный эликсир графа Калиостро
4/10Чтобы приготовить волшебный эликсир молодости, граф Калиостро взял три стакана: с молоком, водой и быстродействующим ядом. Массы жидкостей равны. Ему было известно, что яд стоит правее молока. Он выпил половину правого стакана, затем нагрел средний стакан на \(10\,^\circ\)C, потом опрокинул и разлил треть жидкости из левого стакана, после чего нагрел его на \(30\,^\circ\)C. Отчаявшись получить волшебный эликсир, он смешал все три жидкости. Какую температуру имеет полученная смесь?
Начальная температура жидкостей \(30\,^\circ\)C, удельная теплоёмкость воды \(c_\text{в} = 4200\) Дж/(кг\(\cdot\,^\circ\)C), молока \(c_\text{м} = 3900\) Дж/(кг\(\cdot\,^\circ\)C), яда \(c_\text{я} = 2500\) Дж/(кг\(\cdot\,^\circ\)C). Теплоёмкостью стакана и тепловыми потерями пренебречь.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВосстановите порядок стаканов по тому, что граф выпил из правого стакана. Затем запишите уравнение теплового баланса для смеси всех трёх жидкостей.
Ответ\(t \approx 44\,^\circ\)C.
Решение1. Граф Калиостро выпил половину правого стакана, а затем продолжил эксперимент, следовательно, жидкости расположены слева направо: молоко, яд, вода.
2. Обозначим через \(m\) начальные массы жидкостей. Тогда перед смешиванием жидкости имеют следующие состояния:
вода: масса \(m/2\), температура \(t_\text{в} = 30\,^\circ\)C; яд: масса \(m\), температура \(t_\text{я} = 40\,^\circ\)C; молоко: масса \(2m/3\), температура \(t_\text{м} = 60\,^\circ\)C.
3. Обозначим через \(t\) температуру смеси (\(30\,^\circ\text{C} < t < 60\,^\circ\text{C}\)). Уравнение теплового баланса: \[\frac{2m}{3}c_\text{м}(t - t_\text{м}) + mc_\text{я}(t - t_\text{я}) + \frac{m}{2}c_\text{в}(t - t_\text{в}) = 0,\] откуда \[t = \frac{\dfrac{2}{3}c_\text{м}t_\text{м} + c_\text{я}t_\text{я} + \dfrac{1}{2}c_\text{в}t_\text{в}}{\dfrac{2}{3}c_\text{м} + c_\text{я} + \dfrac{1}{2}c_\text{в}} = 44{,}3\,^\circ\text{C}.\]
Похожие задачи
- Теплоёмкость жидкости (C5) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Лёд и конденсация пара (C2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Количество пара (С2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Масса льда в калориметре (C2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Лед в калориметре (B2) ЕГЭ 2007, 11 кл.
- Лёд и вода (C2) ЕГЭ 2008, 11 кл.