Термодинамика

Задание №10. МКТ и Термодинамика. Установление Соответствия

№2. Задание 10

ID: 00047550

В калориметр с водой, имеющей температуру $60\,^\circ\text{C}$ , кладут металлический брусок, имеющий температуру $20\,^\circ\text{C}$ . Через некоторое время в калориметре устанавливается тепловое равновесие. Как в результате изменятся следующие физические величины: внутренняя энергия бруска и суммарная внутренняя энергия системы?

Внутренняя энергия бруска

Суммарная внутренняя энергия системы

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Источник: Сборник Демидовой 2020

Решение

В калориметр с горячей водой ( $60\,^\circ\text{C}$ ) положили холодный брусок ( $20\,^\circ\text{C}$ ). Калориметр — сосуд, который не пропускает тепло наружу, поэтому энергией обмениваются только вода и брусок, пока их температуры не сравняются.

Внутренняя энергия бруска. Теплопередача идёт от более нагретого тела к менее нагретому, то есть от воды к бруску. Брусок получает тепло и нагревается; работу над ним никто не совершает, агрегатное состояние не меняется. Значит, его внутренняя энергия увеличится.

Суммарная внутренняя энергия системы. Система «вода + брусок» изолирована: энергия не уходит наружу и не приходит извне, она только перетекает от воды к бруску. Сколько энергии получил брусок, столько отдала вода:

$\Delta U_{\text{бр}}+\Delta U_{\text{в}}=0$

Поэтому суммарная внутренняя энергия не изменится.

Проверим себя: если бы калориметр пропускал тепло в комнату, суммарная энергия могла бы меняться, — именно поэтому в задаче калориметр, а не обычный стакан.

Итог: внутренняя энергия бруска — увеличится, суммарная внутренняя энергия — не изменится.

Ответ

Другие задания по теме «Термодинамика» (8)