Бесплатные калькуляторы
⌕ Поиск

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 990 работающих калькуляторов

ТЕРМОДИНАМИКА · ОНЛАЙН

Температура смеси порций воды разной температуры

Смешайте холодную и горячую воду, и она придёт к общей температуре, лежащей между исходными. Введите температуры порций и их массы, и калькулятор найдёт конечную температуру из уравнения теплового баланса без потерь тепла.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Начальные температуры всех смешиваемых порций в одной шкале. Жидкость не должна замерзать или кипеть.
Массы в том же порядке, что и температуры, в одинаковых единицах. Для разных веществ можно ввести теплоёмкости m·c.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Взвешенное среднее

Среднее40

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Какая температура получится при смешивании воды разной температуры

Наливая ванну или готовя тёплую воду для заварки, мы смешиваем горячую и холодную воду и ждём, что получится нечто среднее. Нетрудно ошибиться: если порции разного объёма, итог не равен простому среднему двух температур.

Чтобы найти температуру смеси воды разной температуры, используют уравнение теплового баланса. Для одной жидкости оно сводится к среднему взвешенному по массам, и калькулятор считает его для двух и более порций. Ниже — вывод формулы, примеры и ограничения.

Уравнение теплового баланса при смешивании

Горячая порция отдаёт тепло, холодная получает, и если потерь нет, количество отданного тепла равно полученному. Для каждой порции количество тепла равно c·m·(T − Tᵢ), где T — общая конечная температура.

Сумма таких слагаемых по всем порциям равна нулю. Раскрывая скобки и сокращая общую удельную теплоёмкость c, получаем T = Σ(mᵢTᵢ)/Σmᵢ — то есть среднее температур с весами масс.

Пример: два килограмма холодной и килограмм горячей воды

Смешаны 2 кг воды при 20 °C и 1 кг при 80 °C. Числитель равен 2·20 + 1·80 = 120, знаменатель 3 кг, поэтому T = 40 °C. Это ближе к 20 °C, чем к 80 °C, потому что холодной воды вдвое больше.

Простое среднее двух температур дало бы 50 °C, то есть на 10 градусов больше. Именно такую ошибку допускают, когда забывают про массы порций.

Три и больше порций, разные вещества

Формула обобщается на любое число порций: 3 кг при 15 °C, 1 кг при 60 °C и 2 кг при 90 °C дают (45 + 60 + 180)/6 = 47,5 °C. Калькулятор принимает температуры и массы списками через пробел.

Если жидкости разные, например вода и масло, сократить удельную теплоёмкость нельзя. Тогда в качестве весов вводят теплоёмкости порций m·c, а температуры оставляют прежними; формула остаётся той же.

Почему реальная температура ниже расчётной

На практике часть тепла уходит в стенки сосуда, в воздух и на испарение. Поэтому измеренная температура обычно чуть ниже вычисленной, особенно если сосуд холодный, а разница температур велика.

Для учебного эксперимента с калориметром потери малы, и совпадение достигается в пределах нескольких процентов. Если нужна точность выше, добавьте в расчёт теплоёмкость самого сосуда как ещё одну порцию.

Границы расчёта и безопасность

Расчёт верен, пока вода остаётся жидкой. При смешивании со льдом часть тепла уходит на плавление, а при контакте с кипятком возможны вскипание и брызги, которые формула не описывает.

Калькулятор не определяет безопасную температуру воды для купания или питья и не заменяет термометр. Контролируйте температуру измерением, особенно когда речь о детях и о воде выше 50 °C.

Пример с учётом теплоёмкости сосуда

Пусть в алюминиевую кружку массой 0,3 кг при 20 °C налили 1 кг воды при 80 °C. Для воды удельная теплоёмкость около 4186 Дж/(кг·К), для алюминия около 900. Введите веса как теплоёмкости порций: 4186 для воды и 270 для кружки, а температуры 80 и 20.

Результат около 76,4 °C, то есть кружка забирает лишь около 3,6 градуса. С более тяжёлым или холодным сосудом поправка заметнее. Так же поступают с калориметром, внося его теплоёмкость в расчёт как ещё одну «порцию».

Если порции подмешивают постепенно, расчёт можно повторять: сначала смешать две порции, а затем считать полученную воду как новую порцию с суммарной массой. Результат совпадёт с общим расчётом сразу для всех порций, ведь среднее взвешенное обладает свойством ассоциативности.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

T = Σ(mᵢ·Tᵢ) / Σmᵢ

Проверенные примеры

Два кг холодной и один кг горячей воды

Смешали 2 кг воды при 20 °C и 1 кг при 80 °C.

T = (2·20 + 1·80)/(2 + 1) = 120/3 = 40 °C.

Три порции

3 кг при 15 °C, 1 кг при 60 °C и 2 кг при 90 °C.

T = (45 + 60 + 180)/6 = 47,5 °C.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Запишите массу и начальную температуру каждой порции воды.
  2. Введите температуры через пробел в первое поле, а массы в том же порядке — во второе.
  3. Нажмите «Вычислить» и прочитайте установившуюся температуру смеси.
  4. Для разных жидкостей умножьте массу на удельную теплоёмкость и введите произведения как веса.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Почему температура смеси ближе к температуре большей порции?

Большая масса обладает большей теплоёмкостью, поэтому для её нагрева или охлаждения нужно больше тепла, и на такое же изменение температуры её энергии хватает меньше.

Как смешивать разные жидкости?

Вместо массы вводите теплоёмкость порции, то есть произведение массы на удельную теплоёмкость. Тогда формула остаётся той же, но учитывает разные вещества.

Что делать, если есть лёд или пар?

Калькулятор не учитывает плавление и кипение: теплота фазовых переходов велика и сильно меняет итог. Для льда нужен отдельный расчёт с удельной теплотой плавления.

Учитывается ли ёмкость сосуда?

Нет. Если сосуд заметно нагревается, добавьте его как отдельную «порцию» с теплоёмкостью m·c и начальной температурой.

Похожие калькуляторы

▦ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Во сколько раз изменится мощность теплового излучения при нагреве

Находит, во сколько раз меняется мощность теплового излучения при изменении абсолютной температуры по закону Стефана — Больцмана (четвёртая степень).

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_030250/

Предварительный просмотр