ID: 00006035
Температура в лаборатории поддерживается равной 25 °С. В помещение лаборатории вносят два алюминиевых бруска. Первый брусок имеет массу 1 кг и начальную температуру 200 °С, а второй - массу 2 кг и температуру 100 °С. Первый брусок кладут сверху второго. Какую температуру будут иметь бруски при достижении теплового равновесия?
Источник: ФИПИ
$T_\text{комн} = 25$ °C (поддерживается постоянной)
брусок 1: $m_1 = 1$ кг, $T_1 = 200$ °C (алюминий)
брусок 2: $m_2 = 2$ кг, $T_2 = 100$ °C (алюминий)
бруски не теплоизолированы от комнаты
$T_\text{кон}$ — температуру после установления теплового равновесия
Главное в условии — температура в лаборатории держится постоянной, $25$ °C. Значит, бруски лежат не в закрытом термосе, а в открытой комнате и обмениваются теплом с ней. Комната тут — как огромный бассейн: сколько тепла в него ни вылей, его температура не сдвинется. Такую «бездонную» среду называют термостатом.
В тепловом равновесии все соприкасающиеся тела принимают одну и ту же температуру. Бруски будут остывать, пока не сравняются с комнатой:
$$T_\text{кон} = T_\text{комн} = 25 \text{ °C}.$$
Их начальные температуры и массы на итог не влияют: рано или поздно оба бруска примут температуру комнаты — $25$ °C.