Номер 5, страница 272 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 82. Фазовые переходы. Уравнение теплового баланса. Глава 13. Основы термодинамики - номер 5, страница 272.

Условие.

Решение.

Решение 3.

В физике, в частности в термодинамике, знак количества теплоты ($Q$) является условным. Он показывает направление передачи энергии в виде тепла относительно рассматриваемой системы (тела).

Количество теплоты — положительная величина

Количество теплоты считается положительным ($Q > 0$), когда система получает тепло от окружающей среды. В результате этого процесса внутренняя энергия системы увеличивается (если работа, совершаемая системой, не превышает количество полученного тепла).

Примерами таких процессов являются:

1. Нагревание. Когда тело нагревается, его температура растет от начальной $T_{нач}$ до конечной $T_{кон}$. Количество теплоты, необходимое для этого, вычисляется по формуле $Q = cm(T_{кон} - T_{нач})$. Поскольку конечная температура выше начальной ($T_{кон} > T_{нач}$), разность температур будет положительной, а значит, и $Q > 0$.

2. Плавление. Для перевода твердого вещества в жидкое состояние при температуре плавления ему необходимо сообщить энергию. Количество этой теплоты определяется формулой $Q = \lambda m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления, а $m$ — масса тела. Так как $\lambda$ и $m$ всегда положительны, то и $Q > 0$.

3. Парообразование (кипение и испарение). Для превращения жидкости в пар ей также необходимо сообщить теплоту. Эта теплота рассчитывается по формуле $Q = Lm$, где $L$ — удельная теплота парообразования. Величины $L$ и $m$ положительны, поэтому $Q > 0$.

Ответ: Количество теплоты является положительной величиной, когда тело поглощает или получает тепло извне. Это происходит в процессах нагревания, плавления и парообразования.

Количество теплоты — отрицательная величина

Количество теплоты считается отрицательным ($Q < 0$), когда система отдает тепло в окружающую среду. В этом случае внутренняя энергия системы уменьшается (если работа, совершаемая над системой, не компенсирует потерю тепла).

Примерами таких процессов являются:

1. Охлаждение. Когда тело остывает, его температура падает от начальной $T_{нач}$ до конечной $T_{кон}$. Количество выделенной теплоты описывается той же формулой $Q = cm(T_{кон} - T_{нач})$. Однако в этом случае конечная температура ниже начальной ($T_{кон} < T_{нач}$), разность температур отрицательна, и, следовательно, $Q < 0$.

2. Кристаллизация (затвердевание). При переходе вещества из жидкого состояния в твердое происходит выделение тепла. Количество этой теплоты равно по модулю теплоте плавления, но имеет противоположный знак: $Q = -\lambda m$. Знак "минус" как раз и указывает на то, что тепло отдается системой.

3. Конденсация. При переходе пара в жидкость также выделяется тепло. Количество выделившейся теплоты рассчитывается по формуле $Q = -Lm$. Отрицательный знак означает, что система отдает тепло окружающей среде.

Ответ: Количество теплоты является отрицательной величиной, когда тело выделяет или отдает тепло. Это происходит в процессах охлаждения, кристаллизации (затвердевания) и конденсации.