Номер 21, страница 6 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Тепловые явления. Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия и способы её изменения - номер 21, страница 6.

Условие.

21. При каких условиях наступит тепловое равновесие, если:

а) горячую воду налить в холодную;

б) термометр поставить под мышку;

в) нагретую деталь для закалки опустить в холодную воду;

г) кусочек льда бросить в стакан с водой?

Решение.

а) При смешивании горячей и холодной воды происходит процесс теплопередачи: горячая вода, обладающая большей внутренней энергией, отдает тепло, а холодная — получает. В результате температура горячей воды понижается, а холодной — повышается. Этот процесс продолжается до тех пор, пока их температуры не станут одинаковыми.
Ответ: Тепловое равновесие наступит, когда во всем объеме смеси установится одинаковая температура, промежуточная между начальными температурами горячей и холодной воды.

б) Тело человека имеет более высокую температуру (около $36,6^{\circ}C$), чем термометр, который изначально имеет комнатную температуру. При контакте тепло от тела передается термометру, в результате чего его температура повышается. Этот процесс прекратится, когда температура термометра сравняется с температурой тела в месте контакта.
Ответ: Тепловое равновесие наступит, когда температура термометра станет равной температуре тела человека, и показания термометра перестанут изменяться.

в) Нагретая деталь, обладающая большим запасом внутренней энергии, при погружении в холодную воду начинает интенсивно отдавать ей тепло. Деталь остывает, а вода нагревается. Теплообмен будет продолжаться до тех пор, пока температуры детали и воды не выровняются и не прекратится передача энергии.
Ответ: Тепловое равновесие наступит, когда температура детали станет равной конечной температуре воды.

г) В этой системе происходит не только теплообмен, но и фазовый переход — таяние льда. Вода, имеющая температуру выше $0^{\circ}C$, отдает тепло льду. Лед поглощает это тепло и тает (превращается в воду), при этом его температура остается равной $0^{\circ}C$ до полного плавления. Процесс теплообмена будет продолжаться до тех пор, пока вся система не придет к единой температуре.
Ответ: Тепловое равновесие наступит, когда установится единая конечная температура во всей системе. Это будет либо температура $0^{\circ}C$, если в стакане останется смесь льда и воды, либо температура выше $0^{\circ}C$, если весь лед растает.