1.3. Тепловое равновесие. Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии

Теоретическая справка

Состояние термодинамической системы тел, в которое она самопроизвольно переходит через достаточно большой промежуток времени в условиях изоляции от внешней среды называется тепловым равновесием. В состоянии теплового равновесия температура во всех частях термодинамической системы будет одинаковой. При достижении состояния теплового равновесия перестают меняться параметры системы (давление, объем), не происходит теплообмен и изменение агрегатных состояний тел, составляющих систему. Однако в состоянии теплового равновесия не прекращаются процессы движения и взаимодействия частиц из которых состоят тела.

Температура выступает мерой средней кинетической энергии движения молекул. С повышением температуры средняя кинетическая энергия молекул увеличивается, с уменьшением, наоборот, уменьшается.

Для измерения температуры используются специальные приборы — термометры. Принцип действия термометра основан на достижении теплового равновесия при контакте с телом, температуру которого измеряют. При измерении температуры тела с помощью термометра необходимо, чтобы масса тела значительно превышала массу термометра.

Для измерения температуры пользуются различными шкалами температур. Общепринятой шкалой в нашей стране является шкала Цельсия. Принципы построения шкалы Цельсия: при нормальных условиях за 0°С принимается температура плавления льда, за 100°С принимается температура кипения воды. Расстояние между этими отметками на шкале делится на 100 равных частей, одному делению соответствует 1°С.

Любая молекула, благодаря тому, что находится в непрерывном движении, обладает кинетической энергией. Кроме того, молекулы взаимодействуют друг с другом, находясь на некотором расстоянии друг от друга, поэтому можно говорить о том, что каждая молекула еще обладает и потенциальной энергией относительно других молекул. Сумма кинетической энергии движения всех частиц, из которых состоит тело, а также сумма потенциальной энергии их взаимодействия, называется внутренней энергией тела.

Внутренняя энергия зависит от:

  1. Температуры тела (при изменении температуры тела изменяется кинетическая энергия частиц, из которых состоит тело);
  2. Агрегатного состояния вещества, из которого состоит тело (при изменении агрегатного состояния вещества изменяется кинетическая энергия частиц, из которых состоит тело и потенциальная энергия их взаимодействия);
  3. Массы тела (при сравнении внутренней энергии двух тел, состоящих из одного и того же вещества, находящихся при одинаковых условиях, большей внутренней энергией будет обладать тело с большей массой);
  4. Объема тела (при изменении объема тела, изменяется расстояние между частицами, следовательно, изменяется потенциальная энергия их взаимодействия).

Внутренняя энергия не зависит от:

  1. Механического движения тела;
  2. Положения тела в пространстве относительно других тел.

Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя способами: теплопередачей и совершением работы.

При теплопередаче происходит контакт тел с разной температурой. При этом тело с большей температурой отдает телу с меньшей температурой некоторое количество энергии.

Если над телом совершают работу, то его внутренняя энергия увеличивается на величину совершенной работы. Если тело само совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается на величину совершенной работы. Например, если сжать газ в отсутствии теплопередачи, т.е. совершить над ним работу, то его внутренняя энергия увеличивается. Если же газ наоборот будет расширяться в отсутствии теплопередачи, то он будет совершать работу за счет своей внутренней энергии и она будет уменьшаться.

Превращение механической энергии во внутреннюю. При движении тела под действие силы трения его механическая энергия уменьшается, при этом внутренняя энергия увеличивается. Рассмотрим типовой пример. Свинцовый шар, лежащий на свинцовой плите, поднимем вверх и отпустим (рис. а). При падении скорость шара увеличивается, а высота подъёма уменьшается. Следовательно, его кинетическая энергия возрастает, а потенциальная уменьшается. Это значит, что происходит превращение потенциальной энергии шара в кинетическую. После того как шар ударится о свинцовую плиту, он остановится (рис. б). Его кинетическая и потенциальная энергия будут равны нулю.

В результате удара шара о плиту изменилось состояние этих тел — они деформировались и нагрелись. Но если изменилось состояние тел, то изменилась и энергия частиц, из которых состоят тела. При нагревании тела увеличивается средняя скорость движения молекул, увеличивается их средняя кинетическая энергия. Когда тело деформировалось, то изменилось взаимное расположение его молекул, а значит, изменилась и их потенциальная энергия.

Итак, при соударении изменилась и кинетическая, и потенциальная энергия молекул свинца. Следовательно, механическая энергия, которой обладал шар в начале опыта перешла во внутреннюю.  

Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ

1. Внутренняя энергия тела зависит

1) только от температуры этого тела
2) только от массы этого тела
3) только от агрегатного состояния вещества
4) от температуры, массы тела и агрегатного состояния вещества

Нажмите, чтобы увидеть решение

Внутренняя энергия зависит от температуры, массы тела и агрегатного состояния вещества.

Ответ: 4

[свернуть]

2. В отсутствие теплопередачи газ, находящийся в сосуде с подвижным поршнем, сжали. Как в процессе сжатия изменились давление и температура газа? Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:  

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Давление газа Температура газа
   

Нажмите, чтобы увидеть решение

Если в отсутствии теплопередачи сжать газ (совершить над ним работу), то его внутренняя энергия увеличится, а значит температура газа увеличится. При увеличении температуры и уменьшении объема, давление газа будет увеличиваться

Ответ: 11

[свернуть]

3. Стальную деталь обрабатывали напильником. При этом деталь нагрелась. Это означает, что внутренняя энергия детали

1) уменьшилась за счёт совершения работы
2) уменьшилась за счёт теплопередачи
3) увеличилась за счёт совершения работы
4) увеличилась за счёт теплопередачи

Нажмите, чтобы увидеть решение

Внутренняя энергия детали увеличивается за счет совершения работы над ней.

Ответ: 3

[свернуть]

4. Примером явления, в котором механическая энергия превращается во внутреннюю, может служить

1) кипение воды на газовой конфорке
2) свечение нити накала электрической лампочки
3) нагревание металлической проволоки в пламени костра
4) затухание колебаний нитяного маятника в воздухе

Нажмите, чтобы увидеть решение

Если механическая энергия переходит во внутреннюю, то со временем механическое движение прекращается. Этой ситуации соответствует затухание колебаний нитяного маятника в воздухе.

Ответ: 4

[свернуть]

5. Колбу с газом соединили с U-образным жидкостным манометром (рис. слева). После того как колбу опустили в сосуд с водой, показания манометра изменились (рис. справа).

Это означает, что

1) внутренняя энергия газа в колбе уменьшилась
2) давление газа в колбе увеличилось
3) внутренняя энергия газа в колбе увеличилась
4) плотность газа в колбе уменьшилась

Нажмите, чтобы увидеть решение

Повышение уровня жидкости в левой трубке манометра свидетельствует о том, что давление газа в колбе уменьшилось. Уменьшение давление газа связано с понижением температуры газа в колбе. Так как температура газа в кобе уменьшилась, то уменьшилась и его внутренняя энергия.

Ответ: 1

[свернуть]


6. У окна, выходящего на северную или южную сторону, лучше располагать термометр для измерения температуры наружного воздуха? Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Ответ: термометр лучше устанавливать на северной стороне.

Пояснение. Рекомендуется установка на северной стороне, это позволит узнать более точные показания и продлит срок службы термометра. Устанавливать требуется в тени, вдали от тепла и прямых солнечных лучей. К источникам тепла относятся форточки, выносной блок кондиционера и системы вентиляции. Для того чтоб показания были с минимальными погрешностями, лучше устанавливать в 10-15 см. от окна.

[свернуть]

7. Температуру больного измеряют с помощью медицинского термометра. Запишите результат измерения, учитывая, что погрешность измерения равна цене деления.

Запишите в ответ слитно, без пробела значение температуры и погрешности.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Определим цену деления. Возьмем два ближайших подписанных штриха, например, 37°С и 38°С. Вычитаем из большего меньшее и делим получившееся число на количество делений между указанными штрихами: 38°С — 37°С = 1 °С; количество делений между штрихами — 10; цена деления прибора — 1 °С : 10 = 0,1 °С. 

Показания прибора — 39,6 °С. С учетом погрешности — 39,6 °С  ± 0,1 °С.

Ответ: 39,60,1

[свернуть]

8. В отсутствие теплопередачи объем газа увеличился. При этом

1) температура газа уменьшилась, а внутренняя энергия не изменилась
2) температура газа не изменилась, а внутренняя энергия увеличилась
3) температура и внутренняя энергия газа уменьшились
4) температура и внутренняя энергия газа увеличились

Нажмите, чтобы увидеть решение

Объем газа увеличивается, значит газ совершает работу. Так как процесс происходит в отсутствие теплопередачи, то совершение работы происходит за счет его внутренней энергии. Значит, температура и внутренняя энергия газа уменьшились.

Ответ: 3

[свернуть]

9. На рисунке изображён график зависимости давления p от объёма V при переходе газа в отсутствии теплопередачи из состояния 1 в состояние 2.

При указанном процессе внутренняя энергия газа

1) не изменяется
2) может увеличиться или уменьшиться
3) обязательно уменьшается
4) обязательно увеличивается

Нажмите, чтобы увидеть решение

Объем газа уменьшается, значит над газом совершают работу. Так как процесс происходит в отсутствие теплопередачи, то совершение работы над газом приводит к увеличению его внутренней энергии. Значит, температура увеличивается.

Ответ: 4

[свернуть]

10. Температура газа понизится, если

А. газ быстро сжать.
Б. газ отдаст некоторое количество теплоты.

Правильный ответ

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

Нажмите, чтобы увидеть решение

Если газ резко сжать, то его внутренняя энергия увеличивается, значит увеличивается и температура. Если газ отдаст некоторое количество теплоты, то его температура понизится, так как уменьшится внутренняя энергия газа.

Ответ: 2

[свернуть]

11. Камень, подброшенный вверх в точке 1, совершает падение в тормозящей его движение атмосфере. Траектория движения камня схематично изображена на рисунке.

Внутренняя энергия камня имеет минимальное значение в положении

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

Нажмите, чтобы увидеть решение

При движении камня на него будут действовать силы сопротивления, поэтому механическая энергия камня будет переходить во внутреннюю, т.е. она все время будет увеличиваться при движении камня. Поэтому внутренняя энергия имеет минимальное значение в положении 1.

Ответ: 1

[свернуть]

12. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится на полке, висящей на высоте 80 см относительно стола. Внутренняя энергия воды в стакане на столе

1) равна внутренней энергии воды на полке
2) больше внутренней энергии воды на полке
3) меньше внутренней энергии воды на полке
4) равна нулю

Нажмите, чтобы увидеть решение

Агрегатное состояние, масса и температура воды в обоих стаканах одинаковы, значит внутренняя энергия этих порций воды, также будет одинакова. Внутренняя энергия не зависит от положения тела в пространстве относительно других тел.

Ответ: 1

[свернуть]

13. После того как горячую деталь опустят в холодную воду, внутренняя энергия

1) и детали, и воды будет увеличиваться
2) и детали, и воды будет уменьшаться
3) детали будет уменьшаться, а воды увеличиваться
4) детали будет увеличиваться, а воды уменьшаться

Нажмите, чтобы увидеть решение

Горячая деталь будет отдавать часть своей энергии холодной воде до установления теплового равновесия, поэтому внутренняя энергия детали будет уменьшаться, а воды увеличиваться.

Ответ: 3

[свернуть]

14. Внутренняя энергия тела зависит

1) от скорости движения тела
2) от высоты тела относительно поверхности Земли
3) от температуры тела
4) от скорости движения тела и от его температуры

Нажмите, чтобы увидеть решение

Внутренняя энергия тела не зависит от механического движения тела и его положения в пространстве, но зависит от температуры тела.

Ответ: 3

[свернуть]

15. Спиртовой термометр выносят из тени на солнечную сторону. Как при этом меняется внутренняя энергия спирта и его объём?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:  

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Внутренняя энергия спирта  Объём спирта
   

Нажмите, чтобы увидеть решение

Если вынести термометр из тени на солнечную сторону, то он будет нагреваться, значит внутренняя энергия спирта будет увеличиваться. При нагревании объем тела увеличивается, значит объем спирта будет увеличиваться.

Ответ: 11

[свернуть]

16. Свинцовый шар, совершив свободное падение с нулевой начальной скоростью с некоторой высоты на бетонную плиту, останавливается. Как в результате падения изменились полная механическая энергия и внутренняя энергия шара?

Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:  

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Полная механическая энергия Внутренняя энергия
   

Нажмите, чтобы увидеть решение

После того как шар упадет на плиту, вся его механическая энергия перейдет во внутреннюю. Значит полная механическая энергия уменьшается, а внутренняя увеличивается.

Ответ: 21

[свернуть]

17. В закрытом сосуде находятся вода и лед такой же массы при температуре 0 оС. Внутренняя энергия воды

1) равна внутренней энергии льда
2) больше внутренней энергии льда
3) меньше внутренней энергии льда
4) равна нулю

Нажмите, чтобы увидеть решение

Внутренняя энергия зависит от агрегатного состояния. У жидкой воды той же массы и температуры, что и лед, внутренняя энергия будет больше.

Ответ: 2

[свернуть]

18. После того как ложку, имеющую комнатную температуру, опустят в горячий чай, внутренняя энергия

1) и ложки, и чая начнет увеличиваться
2) и ложки, и чая начнет уменьшаться
3) ложки начнет уменьшаться, а чая увеличиваться
4) ложки начнет увеличиваться, а чая уменьшаться

Нажмите, чтобы увидеть решение

Если опустить ложку в чай, то она начнет нагреваться (ее внутренняя энергия будет увеличиваться), а вода будет охлаждаться (ее внутренняя энергия будет уменьшаться).

Ответ: 4

[свернуть]

19. Как изменилась температура газа, если известно, что объём газа увеличился при отсутствии теплопередачи?

1) уменьшилась
2) увеличилась
3) не изменилась
4) могли произойти любые изменения

Нажмите, чтобы увидеть решение

Объем газа увеличивается, значит газ совершает работу. Так как процесс происходит в отсутствие теплопередачи, то совершение работы происходит за счет его внутренней энергии. Значит, температура и внутренняя энергия газа уменьшаются.

Ответ: 1

[свернуть]

20. Температуру тела можно повысить, если

А. оно совершит работу
Б. ему сообщат некоторое количество теплоты

Правильный ответ

1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б

Нажмите, чтобы увидеть решение

Если тело само совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается, значит уменьшается и температура. Если сообщить телу некоторое количество теплоты, то оно нагреется, т.е. его температура увеличится.

Ответ: 2

[свернуть]

21. Ученик провёл эксперимент по изучению скорости остывания веществ, измеряя время τ охлаждения различных веществ на одно и то же число градусов. Результаты измерения начальной температуры t0 °C и объёма вещества V, а так же температуры окружающей среды tокр °C он представил в таблице.

  вещество V, cм3 t0, °C tокр, °C τ, мин
1 вода 100 90 25 5
2 вода 100 40 25 10
3 масло 80 40 25 15

На основании проведённых измерений можно утверждать, что скорость остывания зависит

1) от объёма вещества
2) от температуры окружающей среды
3) от рода вещества
4) от начальной температуры

Нажмите, чтобы увидеть решение

На основании проведённых измерений можно утверждать, что скорость остывания зависит от начальной температуры: строки 1 и 2 таблицы показывают, что одно и то же количество одного и того же вещества (воды) остывают за разное время до температуры окружающей среды, т.к. их начальные температуры не одинаковы (чем выше начальная температура, тем быстрее охлаждается жидкость).

Ответ: 4

[свернуть]

22. Известно, что внутренняя энергия одного тела может передаваться другому телу. Выберите пример, подтверждающий это положение.

1) Текущая вода вращает лопасти турбины
2) Ветер является причиной образования волн на море
3) Холодная ложка, опущенная в горячий чай, нагревается
4) Сверло нагревается при работе электродрели

Нажмите, чтобы увидеть решение

Процесс передачи внутренней энергии от одного тела к другому называется теплопередачей. Теплопередача возможна при тепловом контакте двух тел с разной температурой. Этой ситуации соответствует вариант ответа 3.

Ответ: 3

[свернуть]

23. При теплообмене энергия переходит

1) от тела с большей массой к телу с меньшей массой
2) от тела с большей внутренней энергией к телу с меньшей внутренней энергией
3) от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой
4) от тела большего объема к телу с меньшим объемом

Нажмите, чтобы увидеть решение

При теплообмене (теплопередаче) происходит передача энергии от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой.

Ответ: 3

[свернуть]

24. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановился (рис. б). Следовательно, (А)__________ энергия, которой обладал шар в начале опыта, перешла в (Б)__________ энергию.

При ударе шар и плита деформировались, а их температура немного (В)__________. При этом увеличилась (Г)__________ энергия движения частиц. При деформации изменилось взаимное расположение их частиц, а значит, изменилась и их потенциальная энергия.

Список слов:

1) кинетическая
2) механическая
3) электрическая
4) внутренняя
5) повысилась
6) понизилась
7) увеличивается
8) уменьшается

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Комментарий. Опыт демонстрирует превращение механической энергии во внутреннюю. Первоначально, поднятый над плитой шар, обладает потенциальной энергией, которая переходит в кинетическую. В момент удара шара о плиту происходит его деформация, а механическая (кинетическая) энергия переходит во внутреннюю энергия шара и пластины. В результате увеличения внутренней энергии, увеличивается температура тел, следовательно увеличивается скорость движения молекул (и как следствие их кинетическая энергия) и изменяется расстояние между частицами (и, следовательно, изменяется потенциальная энергия их взаимодействия).

Решение. Свинцовый шар подняли на некоторую высоту над свинцовой плитой и отпустили (рис. а). После того как шар ударился о свинцовую плиту, он остановился (рис. б). Следовательно, (А-2) механическая энергия, которой обладал шар в начале опыта, перешла во (Б-4) внутреннюю энергию. При ударе шар и плита деформировались, а их температура немного (В-5) повысилась. При этом увеличилась (Г-1) кинетическая энергия движения частиц. При деформации изменилось взаимное расположение их частиц, а значит, изменилась и их потенциальная энергия.

Ответ: 2451

[свернуть]

25. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова из приведённого списка.

Наденем на пустую бутылку надутый воздушный шарик (рис. слева) и поместим бутылку под струю воды из-под крана. Шарик начинает сдуваться (рис. справа). Это свидетельствует о том, что вода имеет более (А)__________ температуру по сравнению с первоначальной температурой бутылки. В этом случае скорость теплового движения молекул воздуха внутри бутылки (Б)__________, при этом (В)__________ воздуха внутри шарика (Г)__________, и шарик уменьшается в объёме.

Список слов:

1) высокая
2) низкая
3) уменьшаться
4) увеличиваться
5) масса
6) давление
7) теплопроводность

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Комментарий. Уменьшение объема воздуха в шарике говорит о том, что воздух охлаждается, значит вода имеет более низкую температуру. При понижении температуры средняя скорость теплового движения молекул воздуха уменьшится, поэтому уменьшается и давление воздуха внутри шарика.

Решение. Наденем на пустую бутылку надутый воздушный шарик (рис. слева) и поместим бутылку под струю воды из-под крана. Шарик начинает сдуваться (рис. справа). Это свидетельствует о том, что вода имеет более (А) низкую температуру по сравнению с первоначальной температурой бутылки. В этом случае скорость теплового движения молекул воздуха внутри бутылки (Б) уменьшается, при этом (В) давление воздуха внутри шарика (Г) уменьшается, и шарик уменьшается в объёме.

Ответ: 2363

[свернуть]

26. Используя термометр и часы, учитель на уроке провёл опыты по исследованию температуры остывающей воды с течением времени. В алюминиевый и пластиковый стаканы он налил одинаковое количество горячей воды. Результаты измерений даны в таблицах 1 и 2.

Таблица 1. Остывание воды в алюминиевом стакане

tоС 72 62 55 50 46
τ, мин. 0 5 10 15 20

Таблица 2. Остывание воды в пластиковом стакане

tоС 72 65 60,5 56,7 53,3
τ, мин. 0 5 10 15 20

Из  предложенного перечня выберите два утверждения, соответствующих проведённым опытам. Укажите их номера.

1) Остывание воды в обоих опытах наблюдалось  до 46 оС.
2) За первые 5 мин. вода в алюминиевом стакане остыла на столько же градусов, на сколько и за следующие 5 мин.
3) Температура остывающей воды прямо пропорциональна времени наблюдения.
4) В алюминиевом стакане вода остывала быстрее, чем в пластиковом.
5) Чем больше разница между температурой воды и температурой воздуха в комнате, тем скорость остывания выше.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Утверждение 1 — неверно. Во втором опыте конечная температура воды 53,3 оС.
Утверждение 2 — неверно. За первые пять минут температура воды в алюминиевом стакане понизилась на 10оС, в следующие пять минут на 7оС.
Утверждение 3 — неверно. Температура воды обратно пропорциональна времени наблюдения.
Утверждение 4 — верно. Конечная температура воды в алюминиевом стакане в конце наблюдения меньше, чем температура воды в пластиковом стакане.
Утверждение 5 — верно. Чем выше температура воды, тем быстрее она остывает.

Ответ: 45

[свернуть]

27. Два спиртовых термометра: большой и маленький, сделаны из одинакового материала. Они имеют разные массы корпуса (большой термометр значительно тяжелее) и содержат в себе, соответственно, различные массы спирта. Термометры опустили в два одинаковых небольших стаканчика с одновременно налитым в них кипятком, и дождались установления теплового равновесия. Температура, которую покажет маленький термометр,

1) будет ниже той, которую покажет большой термометр
2) будет выше той, которую покажет большой термометр
3) будет такой же, какую покажет большой термометр
4) может быть как выше, так и ниже той, которую покажет большой термометр

Нажмите, чтобы увидеть решение

До большей температуры при теплообмене нагреется термометр содержащий меньшую массу спирта.

Ответ: 2

[свернуть]

28. Один стакан с водой стоит на столе в тёплом помещении, другой с таким же количеством воды – в холодильнике. Внутренняя энергия воды в стакане, стоящем в холодильнике,

1) равна внутренней энергии воды в стакане, стоящем на столе
2) больше внутренней энергии воды в стакане, стоящем на столе
3) меньше внутренней энергии воды в стакане, стоящем на столе
4) равна нулю

Нажмите, чтобы увидеть решение

Вода находится в одном и том же агрегатном состоянии и имеет одинаковую массу. Большей внутренней энергией будет обладать вода, имеющая более высокую температуру.

Ответ: 3

[свернуть]

29. Один стакан с водой стоит на столе в комнате, а другой стакан с водой такой же массы и такой же температуры находится в самолёте, летящем со скоростью 800 кмч. Внутренняя энергия воды в самолёте

1) равна внутренней энергии воды в комнате
2) больше внутренней энергии воды в комнате
3) меньше внутренней энергии воды в комнате
4) равна нулю

Нажмите, чтобы увидеть решение

Внутренняя энергия не зависит от механического движения тел, поэтому при прочих одинаковых условиях влияющих на внутреннюю энергию тела, внутренняя энергия стаканов воды будет одинаковой.

Ответ: 1

[свернуть]

30. С идеальным газом был проведен процесс, в ходе которого он получил от нагревателя некоторое количество теплоты и совершил работу. Температура газа в результате такого процесса

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) могла и увеличиться, и уменьшиться, и остаться неизменной
4) не изменилась

Нажмите, чтобы увидеть решение

Газ совершает работу, значит его температура должна понизиться. С другой стороны газу сообщили некоторое количество теплоты, значит его температура должна повыситься. Изменение температуры газа (повысится или понизится) будет зависеть от соотношения количества полученной теплоты и совершенной работы, т.е. однозначного ответа о характере изменения температуры дать нельзя.

Ответ: 3

[свернуть]

31. С молекулярно-кинетической точки зрения внутренняя энергия тела – это:

1) сумма кинетических энергий движения его молекул
2) сумма энергий взаимодействия его молекул
3) сумма кинетических энергий движения молекул и энергий их взаимодействия
4) сумма кинетических энергий движения молекул, потенциальных энергий их взаимодействия и кинетической энергии движении тела

Нажмите, чтобы увидеть решение

Согласно определению, внутренняя энергия — сумма кинетических энергий движения молекул и энергий их взаимодействия.

Ответ: 3

[свернуть]

32. Известно, что при совершении работы в отсутствие теплопередачи температура газа увеличилась. Как изменился при этом объём газа?

1) увеличился
2) уменьшился
3) не изменился
4) могли произойти любые изменения

Нажмите, чтобы увидеть решение

Так как температура газа увеличилась, значит увеличилась и его внутренняя энергия. Увеличение внутренней энергии связано с совершением над газом работы. Значит газ сжали.

Ответ: 2

[свернуть]

33. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

 Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А)__________. Если работа совершается над телом, то его внутренняя энергия (Б)__________.

Рассмотрим опыт (см. рисунок).  Тонкостенную латунную трубку, в которую налито немного эфира, плотно закрывают пробкой. Трубку обвивают верёвкой и быстро двигают верёвку то в одну, то в другую сторону. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда, поскольку эфир (В)__________.  Это объясняется тем, что (Г)__________  эфира увеличивается за счет совершения работы.

Список слов и словосочетаний:

1) механическое давление
2) теплопередача
3) увеличивается
4) уменьшается
5) нагревается и закипает
6) охлаждается и выпадает роса
7) внутренняя энергия
8) механическая энергия

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Комментарий. Изменение внутренней энергии тела может происходить за счет теплопередачи или совершения работы. Если над телом совершать работу, то его внутренняя энергия увеличивается. Если тело само совершает работу, например расширяется газ, то его внутренняя энергия уменьшается.

Решение. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А-2) теплопередачи. Если работа совершается над телом, то его внутренняя энергия (Б-3) увеличивается. Рассмотрим опыт (см. рисунок). Тонкостенную латунную трубку, в которую налито немного эфира, плотно закрывают пробкой. Трубку обвивают верёвкой и быстро двигают верёвку то в одну, то в другую сторону. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда, поскольку эфир (В-5) нагревается и закипает. Это объясняется тем, что (Г-7) внутренняя энергия эфира увеличивается за счет совершения работы.

Ответ: 2357

[свернуть]

34. Прочитайте текст и вставьте на места пропусков слова (словосочетания) из приведённого списка.

 Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А)__________. Если работу совершает само тело, то его внутренняя энергия (Б)__________.

Рассмотрим опыт (см. рисунок). В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, при помощи насоса накачивают воздух, в котором содержится водяной пар. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда. При этом в сосуде появляется туман, что означает, что температура воздуха (В)__________. Это объясняется тем, что сжатый воздух (Г)__________ за счет уменьшения своей внутренней энергии.

Список слов и словосочетаний:

1) увеличивается
2) уменьшается
3) понизилась
4) повысилась
5) теплопередача
6) электропроводность
7) совершает работу
8) излучает тепло

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Комментарий. Изменение внутренней энергии тела может происходить за счет теплопередачи или совершения работы. Если над телом совершать работу, то его внутренняя энергия увеличивается. Если тело само совершает работу, например расширяется газ, то его внутренняя энергия уменьшается.

Решение. Внутреннюю энергию тела можно изменить двумя путями: совершением механической работы или (А-5) теплопередачей. Если работу совершает само тело, то его внутренняя энергия (Б-2) уменьшается. Рассмотрим опыт (см. рисунок). В толстостенный стеклянный сосуд, закрытый пробкой, при помощи насоса накачивают воздух, в котором содержится водяной пар. Через некоторое время пробка вылетает из сосуда. При этом в сосуде появляется туман, что означает, что температура воздуха (В-3) понизилась. Это объясняется тем, что сжатый воздух (Г-7) совершает работу за счет уменьшения своей внутренней энергии.

Ответ: 5237

[свернуть]

35. При прохождении через земную атмосферу метеорное тело нагревается. Какой способ изменения внутренней энергии проявляется в этом случае?

1) теплопроводность
2) тепловое излучение
3) конвекция
4) совершение работы

Нажмите, чтобы увидеть решение

Внутренняя энергия метеорита увеличивается за счет совершения работы сил сопротивления, действующих на тело при его движении в атмосфере.

Ответ: 4

[свернуть]

Скачать файл с заданиями открытого банка ФИПИ Тепловое равновесие. Внутренняя энергия. Работа и теплопередача как способы изменения внутренней энергии (918 Загрузок )