Номер 6, страница 30, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Основы термодинамики. Параграф 12. Температура и тепловое равновесие - номер 6, страница 30.

Условие.

6*. Приведите пример термодинамической системы, которую можно приближённо считать полностью изолированной. Установится ли в такой системе с течением времени состояние термодинамического равновесия?

Решение.

Решение

Пример термодинамической системы, которую можно приближенно считать полностью изолированной

Изолированной термодинамической системой называется система, которая не обменивается с окружающей средой ни энергией (в виде теплоты или работы), ни веществом. В реальности создать абсолютно изолированную систему невозможно, однако существуют хорошие приближения.

Классическим примером такой системы является сосуд Дьюара, или обычный бытовой термос. Его конструкция специально разработана для минимизации теплообмена с окружающей средой: двойные стенки с вакуумом между ними практически исключают передачу теплоты за счет теплопроводности и конвекции; посеребренные (зеркальные) внутренние поверхности стенок отражают тепловое излучение, значительно уменьшая лучистый теплообмен; а герметичная пробка предотвращает обмен веществом и теплообмен за счет испарения и конвекции.

Хотя со временем содержимое термоса все же остывает или нагревается до температуры окружающей среды, этот процесс происходит очень медленно. Поэтому на протяжении определенного, достаточно длительного, времени термос с его содержимым можно с высокой степенью точности считать изолированной системой.

Ответ: Примером термодинамической системы, которую можно приближенно считать полностью изолированной, является термос (сосуд Дьюара) с находящимся в нем веществом.

Установится ли в такой системе с течением времени состояние термодинамического равновесия?

Да, в любой изолированной системе, которая изначально не находилась в состоянии равновесия, с течением времени самопроизвольно установится состояние термодинамического равновесия. Это утверждение является одним из следствий второго начала термодинамики.

Состояние термодинамического равновесия характеризуется тем, что все макроскопические параметры системы (температура, давление, концентрация компонентов) становятся одинаковыми во всех ее частях и не изменяются с течением времени. Например, если в термос налить горячую и холодную воду, не перемешивая их, система изначально не будет находиться в равновесии, так как в разных ее частях будет разная температура. Однако со временем за счет процессов теплообмена внутри самой системы температура выровняется по всему объему.

Этот переход в равновесное состояние связан со стремлением изолированной системы к состоянию с максимальной энтропией ($S \rightarrow \max$). Состояние термодинамического равновесия как раз и является состоянием с наибольшей возможной энтропией для данной изолированной системы при заданных значениях энергии, объема и массы.

Ответ: Да, в такой системе с течением времени обязательно установится состояние термодинамического равновесия.