Цилиндры из меди и стали одинаковой массы, нагретые до температуры 90 °C, положили в холодную воду. Удельная теплоёмкость меди равна 400 Дж/(кг·°C), удельная теплоёмкость стали — 500 Дж/(кг·°C).
Из предложенного перечня утверждений выберите все верные.
- В процессе теплообмена цилиндры отдадут одинаковое количество теплоты.
- В результате теплообмена температура воды и стального цилиндра станет одинаковой, а у медного цилиндра она будет выше.
- В процессе теплообмена цилиндры отдадут количество теплоты, равное количеству теплоты, полученному водой.
- В результате теплообмена температура цилиндров и воды станет одинаковой.
- В результате теплообмена температура воды и медного цилиндра станет одинаковой, а у стального цилиндра она будет выше.
- В результате теплообмена температура медного цилиндра станет ниже температуры стального цилиндра.
Видны не все варианты: список на фото обрезан снизу, возможны ещё варианты после шестого. Разбираем видимые.
Цилиндры и вода, находясь в тепловом контакте, обмениваются теплом, пока температуры не выровняются. Конечная температура у всех тел одна и та же.
Количество теплоты, отданное цилиндром:
-
При одинаковой массе и одинаковом изменении температуры
, . Теплоёмкости разные, значит количества теплоты разные. Утверждение неверно. -
Температуры всех тел выравниваются, у медного цилиндра она не будет выше. Неверно.
-
По закону сохранения энергии (потерями пренебрегаем):
. Цилиндры вместе отдают столько теплоты, сколько получает вода. Верно. -
Тепловое равновесие: температура цилиндров и воды станет одинаковой. Верно.
-
Температура стального цилиндра тоже сравняется с водой. Неверно.
-
Конечные температуры меди и стали равны, медь не станет холоднее. Неверно.
Теплообмен идёт до теплового равновесия, когда температуры всех тел равны. Отданная горячими телами теплота равна полученной холодными (уравнение теплового баланса).
