Термодинамика

Задание №10. МКТ и Термодинамика. Установление Соответствия

№2. Задание 10

ID: 00047582

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 внутренняя энергия воды?

Внутренняя энергия бруска

Внутренняя энергия воды

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 не пропускает тепло наружу, поэтому энергией обмениваются только вода и брусок, пока их температуры не сравняются.

Куда идёт тепло. Теплопередача всегда идёт от более нагретого тела к менее нагретому. Вода горячее, значит, тепло переходит от воды к бруску. На языке молекул: молекулы воды в среднем движутся быстрее, чем частицы бруска, и при столкновениях на границе отдают им часть энергии.

Общая температура в равновесии окажется между $20\,^\circ\text{C}$ и $60\,^\circ\text{C}$ : брусок нагреется, вода остынет.

Внутренняя энергия бруска. Брусок получает тепло и нагревается, работа над ним не совершается, агрегатное состояние не меняется — его внутренняя энергия увеличится.

Внутренняя энергия воды. Вода отдаёт тепло и остывает — её внутренняя энергия уменьшится.

Проверим себя: калориметр изолирован, поэтому сколько энергии получил брусок, столько отдала вода, и суммарная внутренняя энергия системы не изменилась.

Итог: внутренняя энергия бруска — увеличится, внутренняя энергия воды — уменьшится.

Ответ

Другие задания по теме «Термодинамика» (8)