Номер 4, страница 214, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

4. Всегда ли теплота, подведенная к системе, приводит к увеличению ее температуры? Объясните, почему.

4. Нет, не всегда. Согласно первому началу термодинамики, количество теплоты $\text{Q}$, подведенное к системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $\text{A}$ над внешними телами. Это выражается формулой: $Q = \Delta U + A$.

Температура тела является мерой средней кинетической энергии его частиц, и она напрямую связана с внутренней энергией системы. Чтобы температура увеличилась, должна возрасти внутренняя энергия, то есть $\Delta U > 0$. Однако существуют как минимум два важных случая, когда подведение теплоты не приводит к росту температуры:

1. Фазовые переходы. При процессах, связанных с изменением агрегатного состояния вещества, таких как плавление (например, таяние льда) или парообразование (кипение воды), температура системы остается постоянной, пока весь процесс не завершится. Вся подводимая энергия (теплота плавления или парообразования) расходуется на разрыв связей между молекулами в кристаллической решетке или на преодоление сил межмолекулярного притяжения в жидкости. Внутренняя энергия при этом увеличивается за счет роста потенциальной энергии взаимодействия частиц, а не их кинетической энергии, поэтому температура не меняется.

2. Изотермический процесс. В изотермическом процессе температура системы поддерживается постоянной ($T = \text{const}$). Для идеального газа это означает, что его внутренняя энергия не изменяется ($\Delta U = 0$). В этом случае, согласно первому началу термодинамики, вся подведенная к системе теплота полностью преобразуется в работу, совершаемую системой: $Q = A$. Например, если газ, находящийся под поршнем, медленно нагревать, позволяя ему расширяться, его температура может оставаться постоянной, а вся подводимая теплота будет уходить на совершение работы по поднятию поршня.

Ответ: Нет, теплота, подведенная к системе, не всегда приводит к увеличению ее температуры. В случаях фазовых переходов (плавление, кипение) или при изотермическом расширении, подводимая теплота расходуется на изменение потенциальной энергии взаимодействия частиц или на совершение работы, а температура системы остается постоянной.