Для решения этой задачи можно использовать закон сохранения энергии. Потерями теплоты пренебрегаем, значит, количество теплоты, отданное водой, равно количеству теплоты, полученному гирей.
Пусть t - искомая конечная температура воды и гири. Тогда количество теплоты, отданное водой, равно c_воды * m_воды * (T_воды - t), где c_воды = 4200 Дж/(кг*°С) - удельная теплоемкость воды, m_воды = 4 кг - масса воды, T_воды = 70 °С - начальная температура воды.
Количество теплоты, полученное гирей, равно c_гири * m_гири * (t - T_гири), где c_гири = 460 Дж/(кг*°С) - удельная теплоемкость стали, m_гири = 2 кг - масса гири, T_гири = 20 °С - начальная температура гири.
По закону сохранения энергии эти два количества теплоты равны:
c_воды * m_воды * (T_воды - t) = c_гири * m_гири * (t - T_гири)
Решив это уравнение относительно t, получим конечную температуру системы.
Подставим известные значения и решим уравнение:
4200 * 4 * (70 - t) = 460 * 2 * (t - 20)
16800 * (70 - t) = 920 * (t - 20)
1176000 - 16800t = 920t - 18400
1176000 + 18400 = 16800t + 920t
1194400 = 17720t
t ≈ 67.4
Таким образом, конечная температура системы составляет примерно 67 °С.