ID: 00025714
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 два утверждения, которые верно отражают изменения, происходящие с аргоном при переходе к тепловому равновесию.
1) Температура газа во второй части сосуда повысилась.
2) Внутренняя энергия газа в первой части сосуда увеличилась.
3) При теплообмене газ в первой части сосуда отдавал теплоту, а газ во второй части сосуда её получал.
4) Через достаточно большой промежуток времени температура газов в обеих частях сосуда стала одинаковой и равной 25 ° С.
5) 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 того же газа при 15\ ^{\circ}\text{C}=288 К. Первая часть горячее второй.
Раз вторая часть холоднее, она будет получать тепло от первой, и её температура станет расти. Утверждение 1 верно.
Утверждение 2 говорит, что внутренняя энергия газа в первой (горячей) части увеличилась. Но первая часть, наоборот, отдаёт тепло и остывает — значит, её внутренняя энергия уменьшается. Неверно.
Тепло всегда переходит от горячего тела к холодному: газ в первой части отдавал теплоту, газ во второй — получал. Утверждение 3 верно.
Обе части содержат одинаковое количество одного и того же газа, значит, теплоёмкости частей равны, и конечная температура равновесия — это среднее арифметическое начальных температур: T_{итог}=\dfrac{328+288}{2}=308 К =35\ ^{\circ}\text{C}, а не 25\ ^{\circ}\text{C}, как утверждает пункт 4. Неверно.
Перегородка неподвижна, сосуд теплоизолирован снаружи — значит, объём каждой части не меняется всё время процесса. При постоянном объёме работа газа всегда равна нулю, поэтому утверждение 5 о положительной работе газа в первой части неверно.