Найдите сопряжение Вариант 28 (слева)

m1=150 г=0,15 кг, m2=200 г=0,2 кг,  t1=12°, m3=0,5 кг, t2=100°. 
  t -?   
Вода получит количество теплоты Q1=m1c1(t-t1);
Калориметр получит количество теплоты Q2=m2c2(t-t1);
Гиря отдаст количество теплоты Q3=m3c3(t2-t).
Уравнение теплового баланса: Q1+Q2=Q3, m1c1(t-t1)+m2c2(t-t1)=m3c3(t2-t). Решим полученное уравнение:
m1c1t-m1c1t1+m2c2t-m2c2t1=m3c3t2-m3c3t.
m1c1t+m2c2t+m3c3t=m3c3t2+ m1c1t1 + m2c2t1;
t(m1c1+m2c2+m3c3)=m3c3t2+ m1c1t1 + m2c2t1;
t=(m3c3t2+ t1(m1c1 + m2c2))/(m1c1+m2c2+m3c3);
t=(0,5*460*100+ 12*(0,15*4200+0,2*400))/(0,15*4200+0,2*400+0,5*460) = (23000+8520)/940= 33,5°≈34°.

По определению: N = Q / t, где

N - мощность горелки,

t - искомое время,

Q - затраченное количество теплоты.

Разберемся поэтапно с Q.

На что наша горелка будет затрачивать энергию?

- плавление льда: λ m(л)

- нагрев образовавшейся воды до температуры кипения от начальной - нуля: c m(л) (100 - 0) = 100 c m(л)

- нагрев воды, которая уже находилась в сосуде: c m(в) (100 - 0) = 100 с m(в)

Таким образом, Q = λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в).

Запишем найденную формулу Q в формулу мощности:

N = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / t,

откуда искомое время t:

t = ( λ m(л) + 100 c m(л) + 100 с m(в) ) / N.

Упростим выражение (выносим сотню и удельную теплоемкость воды за скобки):

t = ( λ m(л) + 100 c (m(л) + m(в)) ) / N,

t = ( 335*10^3 * 35*10^-2 + 10^2 * 42*10^2 * 9*10^-1) / 1,5*10^3,

t = (117250 + 378000) / 1,5*10^3,

t = (117,25 + 378) / 1,5 ≈ 330,16 c ≈ 5,5 мин