Ответ:

Решение:

Для решения задачи нам понадобятся удельная теплоемкость воды и удельная теплоемкость ртути, а также их массы и температуры.

Примем:

  • Удельная теплоемкость воды: \( c_{воды} = 4200 \) Дж/(кг·°С)
  • Удельная теплоемкость ртути: \( c_{ртути} = 140 \) Дж/(кг·°С)
  • Начальная температура воды: \( T_{воды, нач} = 20 \) °С
  • Конечная температура смеси: \( T_{конеч} = 21 \) °С
  • Массы воды и ртути равны: \( m_{воды} = m_{ртути} = m \)

Найти:

  • Начальная температура ртути: \( T_{ртути, нач} \)

Формула:

При тепловом обмене количество теплоты, отданное одним телом, равно количеству теплоты, полученному другим телом (принцип теплового баланса):

\[ Q_{отданное} = Q_{полученное} \]

Ртуть отдаст теплоту, так как ее начальная температура будет выше конечной. Вода получит теплоту, так как ее начальная температура ниже конечной.

\[ c_{ртути} \cdot m_{ртути} \cdot (T_{ртути, нач} - T_{конеч}) = c_{воды} \cdot m_{воды} \cdot (T_{конеч} - T_{воды, нач}) \]

Так как \( m_{ртути} = m_{воды} = m \), мы можем сократить массу:

\[ c_{ртути} \cdot (T_{ртути, нач} - T_{конеч}) = c_{воды} \cdot (T_{конеч} - T_{воды, нач}) \]

Вычисление:

\[ 140 \text{ Дж/(кг} · \text{°С)} \cdot (T_{ртути, нач} - 21 \text{ °С}) = 4200 \text{ Дж/(кг} · \text{°С)} \cdot (21 \text{ °С} - 20 \text{ °С}) \]\[ 140 \cdot (T_{ртути, нач} - 21) = 4200 \cdot 1 \]\[ 140 \cdot T_{ртути, нач} - 2940 = 4200 \]\[ 140 \cdot T_{ртути, нач} = 4200 + 2940 \]\[ 140 \cdot T_{ртути, нач} = 7140 \]\[ T_{ртути, нач} = \frac{7140}{140} \]\[ T_{ртути, нач} = 51 \text{ °С} \]

Ответ: Начальная температура ртути была 51 °С.