ID: 00006025
В калориметр налили некоторое количество горячей и холодной воды. На рисунке представлены графики зависимости от времени температуры горячей воды и температуры холодной воды в процессе установления теплового равновесия. Теплообмен с окружающей средой пренебрежимо мал.
Используя данные графика, выберите из предложенного перечня два верных утверждения.
Запишите в ответе их номера.
1) Участок БГ на графике соответствует состоянию теплового равновесия в системе.
2) Процесс ВБ на графике соответствует охлаждению горячей воды.
3) Конечная температура холодной воды равна $t_2$.
4) Масса горячей воды, налитой в калориметр, больше массы холодной воды.
5) Изменение температуры горячей воды равно ($t_3 - t_1$).
Источник: ФИПИ
По второму началу термодинамики тепло переходит от горячего тела к холодному. Горячая вода охлаждается, холодная нагревается, пока не установится тепловое равновесие.
Утверждение 1 (участок БГ — тепловое равновесие): на участке БГ температура обеих жидкостей перестаёт изменяться и становится одинаковой. Это и есть тепловое равновесие. Верно.
Утверждение 2 (процесс ВБ — охлаждение горячей воды): участок ВБ на графике принадлежит возрастающей кривой (холодная вода нагревается). Это нагрев холодной воды, а не охлаждение горячей. Неверно.
Утверждение 3 (конечная температура холодной воды равна $T_2$): холодная вода нагрелась до температуры теплового равновесия $T_2$. Верно.
Утверждение 4 (масса горячей воды больше): из уравнения теплового баланса $Q_\text{отд} = Q_\text{пол}$:
$$c m_\text{гор} \Delta T_\text{гор} = c m_\text{хол} \Delta T_\text{хол}$$
По графику $\Delta T_\text{гор} \gt \Delta T_\text{хол}$, значит $m_\text{гор} \lt m_\text{хол}$. Неверно.
Утверждение 5 (изменение температуры горячей воды $= T_3 - T_1$): горячая вода понизила температуру с некоторой начальной до $T_2$, то есть изменение $= T_3 - T_2$ (где $T_3$ — начальная температура горячей воды). Неверно.
$$1 \text{ и } 3$$
$$Q_\text{отд} = c m_\text{гор}(T_3 - T_2), \quad Q_\text{пол} = c m_\text{хол}(T_2 - T_1)$$