Номер 39.1, страница 144 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 6. Тепловые явления. Параграф 39. Виды теплопередачи - номер 39.1, страница 144.

Условие.

39.1 [945] В стакан налит горячий чай. Как осуществляется теплообмен между чаем и стенками стакана? Как изменяется внутренняя энергия чая; стакана; системы этих двух тел в целом?

Решение.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

Как осуществляется теплообмен между чаем и стенками стакана?
Теплообмен между горячим чаем и более холодными стенками стакана происходит за счет двух основных механизмов теплопередачи:
1. Теплопроводность. На границе соприкосновения жидкости и стенок стакана молекулы горячего чая, обладающие высокой кинетической энергией, сталкиваются с частицами стекла и передают им часть своей энергии. Этот процесс продолжается до тех пор, пока температуры чая и стакана не выровняются.
2. Конвекция. Внутри самого чая возникают конвекционные потоки. Слои жидкости у стенок остывают, становятся плотнее и опускаются вниз, а их место занимают более горячие и менее плотные слои из центра и со дна. Это перемешивание ускоряет процесс передачи тепла от всего объема чая к стенкам стакана.

Ответ: Теплообмен осуществляется посредством теплопроводности на границе контакта чая и стенок, а также за счет конвекции внутри самой жидкости.

Как изменяется внутренняя энергия чая; стакана; системы этих двух тел в целом?
Внутренняя энергия чая: Чай является более нагретым телом, он отдает теплоту стакану. Вследствие этого его температура понижается, что приводит к уменьшению его внутренней энергии. Изменение внутренней энергии чая отрицательно ($\Delta U_{чая} < 0$).
Внутренняя энергия стакана: Стакан, будучи более холодным телом, получает теплоту от чая. Его температура повышается, что ведет к увеличению его внутренней энергии. Изменение внутренней энергии стакана положительно ($\Delta U_{стакана} > 0$).
Внутренняя энергия системы этих двух тел в целом: Если рассматривать систему «чай + стакан» как замкнутую (изолированную от внешней среды), то по закону сохранения энергии, полная внутренняя энергия такой системы оставалась бы постоянной — энергия бы просто перераспределилась от чая к стакану. Однако в реальности система не является изолированной. Она непрерывно отдает тепло в окружающую среду (воздух, поверхность стола) посредством теплопроводности, конвекции и излучения. Из-за этих потерь тепла суммарная внутренняя энергия системы «чай + стакан» уменьшается, пока её температура не сравняется с температурой окружающей среды.

Ответ: Внутренняя энергия чая уменьшается; внутренняя энергия стакана увеличивается; внутренняя энергия системы «чай + стакан» в целом уменьшается.