4. Чтобы получить больше питьевой воды во время зимней рыбалки рыбак опустил свежевыпавший снег при температуре t₁ = 0 °C в термос с горячей водой, начальная температура которой t₂ = 84 °C. После наступления теплового равновесия в термосе установилась температура t₃ = 18 °C. Определите, насколько увеличилась масса воды в термосе, если её начальная масса m₁ = 250 г. Потерями энергии пренебречь. Удельная теплоёмкость воды c = 4,2 кДж/(кг·°C), удельная теплота плавления снега λ = 3,3 · 10⁵ Дж/кг.

Снег сначала плавится при 0 °C, а получившаяся вода нагревается до 18 °C. Тепло на эти процессы отдаёт первоначальная вода, охлаждаясь с 84 °C до 18 °C.

Переведём данные в согласованные единицы: m₁ = 250 г = 0,250 кг; λ = 3,3 · 10⁵ Дж/кг; c = 4200 Дж/(кг·°C).

Пусть m — масса растаявшего снега. По закону сохранения энергии:

m₁c(t₂ − t₃) = mλ + mc(t₃ − t₁).

Выразим m: m = m₁c(t₂ − t₃) / [λ + c(t₃ − t₁)].

Подставим значения: m = 0,250 · 4200 · (84 − 18) / [330 000 + 4200 · (18 − 0)] ≈ 0,230 кг.

Масса воды увеличилась на массу растаявшего снега.

Ответ: примерно на 0,23 кг (230 г).