Экспериментируйте, страница 171, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Экспериментируйте

Рассмотрите примеры установления теплового равновесия тел, окружающих вас в повседневной жизни.

Тепловое равновесие — это состояние, при котором тела, находящиеся в контакте или в пределах одной изолированной системы, имеют одинаковую температуру. В этом состоянии прекращается направленная передача тепла от одного тела к другому. Вот несколько примеров этого явления из повседневной жизни.

Пример 1. Чашка с горячим чаем

Когда вы наливаете горячий чай в чашку и оставляете ее на столе, чай и чашка намного горячее окружающего воздуха и стола. В результате начинается процесс теплопередачи: тепловая энергия переходит от горячего чая и чашки к более холодным — воздуху и поверхности стола. Чай постепенно остывает, а воздух вокруг него и стол немного нагреваются. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температура чая, чашки, стола и воздуха в комнате не выровняется. Когда это происходит, система достигает теплового равновесия.

Ответ: Со временем горячий напиток в чашке остывает до комнатной температуры, достигая теплового равновесия с окружающей средой, после чего их температуры становятся одинаковыми и теплообмен прекращается.

Пример 2. Измерение температуры тела

При использовании медицинского термометра для измерения температуры тела мы наблюдаем установление теплового равновесия. Изначально термометр имеет комнатную температуру, которая ниже температуры человеческого тела. При контакте с телом (например, в подмышечной впадине) тепло от тела начинает передаваться термометру. В результате вещество в термометре (спирт или галинстан) расширяется, и его показания растут. Передача тепла прекращается, когда термометр нагревается до той же температуры, что и тело. В этот момент наступает тепловое равновесие, и показания термометра стабилизируются, показывая точную температуру тела.

Ответ: Тепловое равновесие между термометром и телом человека наступает, когда их температуры выравниваются, что позволяет точно измерить температуру тела.

Пример 3. Продукты в холодильнике

Когда мы кладем теплые продукты в холодильник, они начинают отдавать тепло более холодному воздуху внутри камеры. Система охлаждения холодильника активно отводит это тепло наружу. Через некоторое время продукты остывают и их температура становится равной температуре, поддерживаемой в холодильнике. В этот момент между продуктами и внутренней средой холодильника устанавливается тепловое равновесие. Чистый теплообмен между ними прекращается, и холодильник работает уже в поддерживающем режиме, компенсируя приток тепла извне при открытии дверцы.

Ответ: Тепловое равновесие достигается, когда температура помещенных в холодильник продуктов становится равной температуре воздуха внутри холодильной камеры.

Пример 4. Предметы в комнате

Все предметы, которые долгое время находятся в одной комнате (мебель, книги, металлические ручки дверей, одежда), в конечном итоге приобретают одинаковую температуру — температуру воздуха в этой комнате. Они находятся в состоянии теплового равновесия друг с другом. Хотя на ощупь металлический предмет кажется холоднее деревянного, это связано с разной теплопроводностью материалов (металл быстрее отводит тепло от нашей руки), а не с разницей их температур. Их фактическая температура одинакова.

Ответ: Все предметы, находящиеся длительное время в комнате, приходят в состояние теплового равновесия, приобретая одинаковую комнатную температуру.