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.
Ответ: 124