Номер 45, страница 46, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 4. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Виды теплопередачи - номер 45, страница 46.

Условие.

45. Три тела — A, В и С при разной начальной температуре $(t_A > t_B > t_C)$ привели в соприкосновение (рис. 4.7). Может

ли внутренняя энергия посредством теплопередачи переходить по кругу: от А к В, от В к С и от С снова к А? До каких пор будет происходить теплопередача? Объясните свой ответ.

Рис. 4.7

Решение.

Может ли внутренняя энергия посредством теплопередачи переходить по кругу: от А к В, от В к С и от С снова к А?

Нет, такой циклический процесс передачи внутренней энергии невозможен. Это противоречит второму началу термодинамики, согласно которому теплота самопроизвольно переходит только от тел с более высокой температурой к телам с более низкой. В условии задачи дано соотношение температур $t_A > t_B > t_C$.

Проанализируем предложенный цикл:

1. Передача энергии от A к B: возможна, так как $t_A > t_B$.

2. Передача энергии от B к C: возможна, так как $t_B > t_C$.

3. Передача энергии от C к A: невозможна, так как $t_C < t_A$. Тепловая энергия не может самопроизвольно передаваться от более холодного тела C к более горячему телу A. В действительности теплообмен между телами А и С будет происходить в обратном направлении, от А к С.

Таким образом, замкнутый цикл теплопередачи в указанном направлении не может существовать.

До каких пор будет происходить теплопередача?

Теплопередача между телами A, B и C будет продолжаться до тех пор, пока их температуры не станут одинаковыми, то есть пока система не достигнет состояния теплового равновесия. В этом состоянии установится некоторая конечная температура $t_{равн}$, которая будет лежать в интервале между наименьшей и наибольшей начальными температурами: $t_C < t_{равн} < t_A$. После достижения теплового равновесия направленный перенос энергии между телами прекратится. При этом тело А будет отдавать энергию телам В и С, а тело С будет получать энергию от тел А и В, пока их температуры не сравняются.

Ответ: Переход внутренней энергии по кругу (от А к В, от В к С и от С к А) невозможен, так как передача тепла от более холодного тела C к более горячему A противоречит второму началу термодинамики. Теплопередача будет происходить до тех пор, пока не установится тепловое равновесие, то есть пока температуры всех трех тел не станут одинаковыми.