Номер 152, страница 86, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Материалы для повторения при подготовке к экзамену. 5. Тепловые явления - номер 152, страница 86.

Условие.

152. Три тела — A, B и C, при разной начальной температуре ($t_A > t_B > t_C$), привели в соприкосновение (рис. 41). Может ли теплопередача происходить по кругу: от A к B, от B к C и от C снова к A? До каких пор будет осуществляться процесс теплопередачи? Объясните свой ответ.

Рис. 41

Решение.

Может ли теплопередача происходить по кругу: от А к В, от В к С и от С снова к А?

Согласно фундаментальному принципу теплообмена (второму началу термодинамики), теплота самопроизвольно переходит только от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. В условии задачи дано соотношение начальных температур: $t_A > t_B > t_C$.

Проанализируем процесс теплопередачи между телами:

1. Между телами А и В: так как $t_A > t_B$, теплота будет передаваться от А к В.

2. Между телами В и С: так как $t_B > t_C$, теплота будет передаваться от В к С.

3. Между телами С и А: для того чтобы теплота передавалась от С к А, необходимо, чтобы температура тела С была выше температуры тела А ($t_C > t_A$). Однако, по условию $t_A > t_C$. Следовательно, теплота не может самопроизвольно передаваться от более холодного тела С к более горячему телу А. Наоборот, в месте их контакта теплообмен будет происходить от А к С.

Таким образом, циклический процесс теплопередачи, описанный в вопросе, невозможен, так как одно из его звеньев (от С к А) противоречит законам физики.

Ответ: Нет, не может. Теплопередача от тела С к телу А невозможна, так как температура тела С ниже температуры тела А.

До каких пор будет осуществляться процесс теплопередачи?

Процесс теплопередачи является следствием разности температур между контактирующими телами. Он будет продолжаться до тех пор, пока эта разность температур существует. В системе, состоящей из тел А, В и С, будет происходить перераспределение внутренней энергии: более нагретое тело А будет отдавать теплоту телам В и С, а тело В, получая теплоту от А, будет отдавать ее телу С.

Этот процесс обмена теплотой прекратится тогда, когда вся система придет в состояние теплового равновесия. В состоянии теплового равновесия все три тела (А, В и С) будут иметь одинаковую конечную температуру, и макроскопический перенос энергии между ними прекратится.

Ответ: Процесс теплопередачи будет осуществляться до тех пор, пока температуры всех трех тел не выровняются, то есть пока система не достигнет состояния теплового равновесия.