ID: 00014729
Железный брусок массой $260$ г, температура которого равна $20\ ^\circ\text{C}$, приводят в контакт со свинцовым бруском массой $920$ г, температура которого равна $80\ ^\circ\text{C}$. Через некоторое время бруски приходят в состояние термодинамического равновесия. Потери теплоты отсутствуют. Тепловое расширение брусков пренебрежимо мало. Выберите все верные утверждения.
1) В процессе установления между брусками термодинамического равновесия не совершается работа.
2) В исходном состоянии запас внутренней энергии свинцового бруска больше запаса внутренней энергии железного бруска.
3) В исходном состоянии запас внутренней энергии свинцового бруска меньше запаса внутренней энергии железного бруска.
4) В состоянии термодинамического равновесия температура брусков равна $50\ ^\circ\text{C}$.
5) В состоянии термодинамического равновесия температура брусков равна $60\ ^\circ\text{C}$.
Запишите в ответ выбранные цифры.
Источник: ФИПИ
Два твёрдых тела соприкоснулись — тепло перетекает от горячего к холодному, пока температуры не сравняются (уравнение теплового баланса). Тепловое расширение пренебрежимо, объёмы не меняются — значит механическая работа не совершается, идёт только теплообмен.
Удельные теплоёмкости: железо $c_{Fe}\approx460$ Дж/(кг·К), свинец $c_{Pb}\approx130$ Дж/(кг·К). Балансовые «весовые коэффициенты» $C=cm$: у железа $460\cdot0{,}260\approx119{,}6$ Дж/К, у свинца $130\cdot0{,}920\approx119{,}6$ Дж/К — они равны! Тогда баланс $C_{Fe}(T-20)=C_{Pb}(80-T)$ при равных $C$ даёт ровно середину: $T=\dfrac{20+80}{2}=50\ ^\circ\text{C}$.
1) Объём не меняется, работа газа/тела не совершается — только теплопередача. Верно.
2) Полные теплоёмкости $cm$ у брусков равны, но свинец был горячее ($80$ против $20$), значит его внутренняя энергия больше. Верно.
3) Обратное предыдущему — неверно.
4) $T=50\ ^\circ\text{C}$ — верно.
5) $60\ ^\circ\text{C}$ — неверно.