Номер 1, страница 207 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 62. Температура и тепловое равновесие. Глава 9. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа - номер 1, страница 207.

Условие.

Решение.

Решение 3.

В описанном эксперименте происходит несколько последовательных тепловых процессов. Изменение состояния воды в стакане, включающее как изменение агрегатного состояния (плавление), так и изменение температуры, прекратится, когда система «вода в стакане – окружающий воздух» придет в состояние теплового равновесия.

Рассмотрим этот процесс поэтапно:

1. Плавление льда. Сразу после того, как кусок льда помещают в стакан с водой, начинается теплообмен. Вода, имеющая более высокую температуру, отдает тепло льду. Лед, получая это тепло, начинает плавиться, превращаясь в воду. На этом этапе происходит изменение агрегатного состояния вещества — переход из твердого состояния в жидкое. Пока в стакане есть лед, температура смеси воды и льда будет оставаться постоянной и равной температуре плавления льда, то есть $0^\circ\text{C}$ (при нормальном атмосферном давлении).

2. Нагревание воды. После того как весь лед растает, в стакане остается только холодная вода с температурой около $0^\circ\text{C}$. Поскольку стакан находится в помещении, где температура воздуха выше, начинается следующий процесс — теплообмен между водой в стакане и окружающим воздухом. Воздух отдает тепло более холодной воде через стенки стакана. В результате температура воды в стакане начинает постепенно повышаться.

3. Достижение теплового равновесия. Процесс нагревания воды будет продолжаться до тех пор, пока ее температура не сравняется с температурой окружающего воздуха. Когда температура воды ($T_{воды}$) становится равной температуре воздуха ($T_{воздуха}$), то есть $T_{воды} = T_{воздуха}$, тепловой поток от воздуха к воде прекращается. Система достигает состояния теплового равновесия. С этого момента температура воды в стакане больше не изменяется (при условии, что температура воздуха в комнате постоянна).

Таким образом, полное прекращение изменения состояния воды в стакане произойдет тогда, когда ее температура станет равной температуре воздуха в помещении.

Ответ: Изменение состояния воды в стакане закончится, когда ее температура сравняется с температурой окружающего воздуха и установится тепловое равновесие.