Номер 6.16, страница 30 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Тепловые явления. 6. Плавление и кристаллизация - номер 6.16, страница 30.

Условие.

6.16. Правильно ли утверждение: «если передать телу некоторое количество теплоты, его температура обязательно повысится»? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.

Решение.

Данное утверждение является неверным.

Переданное телу количество теплоты не всегда приводит к увеличению кинетической энергии его молекул, что проявляется в повышении температуры. В некоторых случаях эта энергия расходуется на другие процессы.

Рассмотрим примеры, которые это доказывают:

1. Процессы фазового перехода (плавление и кипение). Когда вещество достигает температуры плавления или кипения, вся подводимая к нему теплота идет на изменение его агрегатного состояния, а не на повышение температуры.
   • Пример 1: Плавление льда. Если нагревать лед, находящийся при температуре $0 \°C$, он начнет таять. В течение всего процесса плавления температура смеси льда и воды будет оставаться постоянной ($0 \°C$) до тех пор, пока весь лед не превратится в воду. Подводимое тепло ($Q = \lambda m$, где $\lambda$ — удельная теплота плавления) расходуется на разрушение кристаллической решетки льда.
   • Пример 2: Кипение воды. Если довести воду до температуры кипения ($100 \°C$ при нормальном давлении) и продолжать ее нагревать, она начнет превращаться в пар. Температура кипящей воды и пара над ней будет оставаться постоянной ($100 \°C$), пока вся вода не выкипит. Подводимое тепло ($Q = Lm$, где $\text{L}$ — удельная теплота парообразования) расходуется на преодоление межмолекулярных сил в жидкости.
2. Изотермическое расширение газа. Согласно первому началу термодинамики, подведенное к системе тепло $\text{Q}$ расходуется на изменение ее внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $\text{A}$: $Q = \Delta U + A$. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры. Если газ расширяется при постоянной температуре (изотермический процесс), то его внутренняя энергия не меняется ($\Delta U = 0$). В этом случае вся подведенная к газу теплота полностью превращается в работу, совершаемую газом при расширении ($Q = A$), а его температура не повышается.

Ответ: Утверждение неверно. Температура тела не обязательно повысится при передаче ему теплоты. Этого не происходит, например, во время фазовых переходов (плавления, кипения), когда вся подводимая энергия уходит на изменение агрегатного состояния вещества, а также при изотермическом расширении идеального газа, когда вся подводимая теплота превращается в работу.