ID: 00025706
Герметичный теплоизолированный сосуд разделили неподвижной перегородкой, способной проводить тепло, на две равные части. В первую часть сосуда поместили некоторое количества аргона при температуре 328 К, а во вторую – такое же количество аргона при температуре 15 ° С.
Считая, что теплоёмкость сосуда пренебрежимо мала, выберите все утверждения, которые верно отражают изменения, происходящие с аргоном при переходе к тепловому равновесию.
Внутренняя энергия газа в первой части сосуда увеличилась.
Температура газа во второй части сосуда повысилась.
При теплообмене газ в первой части сосуда отдавал положительное количество теплоты, а газ во второй части сосуда его получал.
Через достаточно большой промежуток времени температура газов в обеих частях сосуда стала одинаковой и равной 25 ° С.
В результате теплообмена газ в первой части сосуда совершил положительную работу.
Источник: ФИПИ
Теплоизолированный сосуд разделён неподвижной, но проводящей тепло перегородкой на две равные части. В первой части — аргон при $328$ К, во второй — такое же количество аргона при $15\ ^{\circ}\text{C}=288$ К. Первая часть горячее второй.
Тепло всегда переходит от более горячего тела к более холодному, пока температуры не сравняются. Значит, первая часть будет отдавать тепло, вторая — получать. Утверждение «газ в первой части сосуда отдавал положительное количество теплоты, а газ во второй части сосуда его получал» — верно (утверждение 3).
Раз вторая часть получает тепло, её температура растёт — утверждение 2 верно.
А вот утверждение 1 («внутренняя энергия газа в первой части увеличилась») неверно: первая часть теряет тепло и остывает, значит, её внутренняя энергия уменьшается, а не растёт.
Проверим итоговую температуру. Обе части содержат одинаковое количество одного и того же газа (аргона) — значит, теплоёмкости частей равны, и по закону сохранения энергии конечная температура равна среднему арифметическому начальных: $T_{итог}=\dfrac{328+288}{2}=308$ К $=35\ ^{\circ}\text{C}$, а вовсе не $25\ ^{\circ}\text{C}$, как утверждает пункт 4. Неверно.
Наконец, перегородка неподвижна, а сосуд теплоизолирован снаружи — значит, объём каждой части остаётся постоянным всё время. При постоянном объёме работа газа всегда равна нулю, поэтому утверждение 5 о положительной работе газа в первой части тоже неверно.