Чтобы найти конечную температуру смеси воды и стальной гири, воспользуемся законом сохранения энергии. В данном случае, тепло, потерянное гирей, будет равно теплу, полученному водой. Это можно записать следующим образом:

Q1 = Q2

Где:

• Q1 - тепло, потерянное гирей;
• Q2 - тепло, полученное водой.

Тепло можно вычислить по формуле:

Q = m * c * (t конечная - t начальная)

Где:

• m - масса вещества;
• c - удельная теплоемкость вещества;
• t конечная - конечная температура;
• t начальная - начальная температура.

Для воды:

• mв = 4,0 л = 4,0 кг (так как плотность воды примерно 1 кг/л);
• cв = 4200 Дж/(кг·°С) (удельная теплоемкость воды);
• t1 = 80°С.

Для стали:

• mст = 2,0 кг;
• cст = 460 Дж/(кг·°С) (удельная теплоемкость стали);
• t2 = 20°С.

Теперь можем записать уравнение для потерь и приобретений тепла:

mст * cст * (t конечная - t2) = mв * cв * (t1 - t конечная)

Подставим известные значения:

2,0 кг * 460 Дж/(кг·°С) * (t конечная - 20°С) = 4,0 кг * 4200 Дж/(кг·°С) * (80°С - t конечная)

Теперь упростим уравнение:

920 * (t конечная - 20) = 16800 * (80 - t конечная)

Раскроем скобки:

920 * t конечная - 18400 = 134400 - 16800 * t конечная

Соберем все слагаемые с t конечная в одной части уравнения:

920 * t конечная + 16800 * t конечная = 134400 + 18400

17720 * t конечная = 152800

Теперь найдем t конечная:

t конечная = 152800 / 17720 ≈ 8.62 °C

Таким образом, конечная температура воды после взаимодействия с гирей составит примерно 8.62 °C.