ID: 00007857
Кусок льда аккуратно опускают в калориметр с тёплой водой и отмечают уровень воды. Затем лёд полностью тает. Удельная теплоёмкость калориметра пренебрежимо мала. Как изменяются в ходе этого процесса следующие физические величины: температура воды в калориметре; внутренняя энергия содержимого калориметра; уровень воды в калориметре по сравнению с отмеченным.
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
А) температура воды
Б) объём воды
В) внутренняя энергия воды
ЕЁ ИЗМЕНЕНИЕ
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:
Источник: ФИПИ
1. Температура воды уменьшается. Вода отдаёт теплоту льду: сначала на нагрев льда до $0\,°\text{C}$, затем на плавление. Температура воды при этом понижается.
2. Внутренняя энергия содержимого не изменяется. Теплоёмкость калориметра мала, теплообмен с окружающей средой равен нулю. Вода передаёт теплоту льду — суммарная внутренняя энергия системы «вода + лёд» остаётся постоянной (просто перераспределяется между телами).
3. Уровень воды не изменяется. Пока лёд плавает, по закону Архимеда:
$$F_A = \rho_{\text{в}} \cdot g \cdot V_{\text{погр}} = m_{\text{л}} \cdot g$$
$$\Rightarrow V_{\text{погр}} = \frac{m_{\text{л}}}{\rho_{\text{в}}}$$
Это в точности объём воды, в который превратится растаявший лёд:
$$V_{\text{воды}} = \frac{m_{\text{л}}}{\rho_{\text{в}}}$$
Растаявший лёд превращается в воду объёмом $V_{\text{воды}}$, равным вытесненному объёму $V_{\text{погр}}$. Значит, вода лишь «заполняет» то место, которое раньше занимала погружённая часть льда — уровень воды в калориметре остаётся прежним.