Sorunun Çözümü
Ortam ısıca yalıtıldığı ve eşit kütleli sular karıştırıldığı için, sistemdeki toplam ısı değişimi sıfır olacaktır. Bu durumda, denge sıcaklığı, başlangıç sıcaklıklarının aritmetik ortalaması olacaktır.
- Verilen sıcaklıklar: \(T_1 = 30 \text{ °C}\), \(T_2 = 60 \text{ °C}\), \(T_3 = 90 \text{ °C}\).
- Kütleler eşit olduğu için \(m_1 = m_2 = m_3 = m\) ve sular aynı madde olduğu için öz ısıları \(c_1 = c_2 = c_3 = c\) olacaktır.
- Isı dengesi prensibine göre, sistemdeki toplam ısı değişimi sıfırdır: \[ \sum Q = 0 \] \[ m c (T_d - T_1) + m c (T_d - T_2) + m c (T_d - T_3) = 0 \]
- \(mc\) terimi ortak olduğu için sadeleştirilebilir: \[ (T_d - T_1) + (T_d - T_2) + (T_d - T_3) = 0 \]
- Sıcaklık değerlerini yerine koyalım: \[ (T_d - 30) + (T_d - 60) + (T_d - 90) = 0 \]
- Denklemi çözelim: \[ 3 T_d - (30 + 60 + 90) = 0 \] \[ 3 T_d - 180 = 0 \] \[ 3 T_d = 180 \] \[ T_d = \frac{180}{3} \] \[ T_d = 60 \text{ °C} \]
Buna göre, denge sıcaklığı 60 °C olur.
Cevap C seçeneğidir.