Решение: Теплообмен в газе
При изучении явления теплообмена герметичный теплоизолированный сосуд с одноатомным идеальным газом разделили неподвижной перегородкой, способной проводить тепло, на две одинаковые части. После этого газ в разных частях сосуда нагрели до разных температур. Температура газа в части А равна $303\ \mathrm{К}$, а в части Б равна $20\ ^\circ\mathrm{C}$. Количество газа одинаково в обеих частях сосуда. Считая, что теплоёмкость сосуда пренебрежимо мала, определите, какие изменения происходят с газом после окончания нагревания.
Решение по шагам
5 шаговПереведём температуру газа в части Б в кельвины:
$$T_{Б}=20+273=293\ \mathrm{К}$$Теплота передаётся от более нагретой части А к более холодной части Б. Поэтому температура газа в части Б повышается, а температура газа в части А понижается.
В конечном состоянии температуры становятся одинаковыми. При одинаковых количествах одноатомного идеального газа и одинаковых теплоёмкостях частей конечная температура равна:
$$T_{\text{кон}}=\frac{T_A+T_{Б}}{2}=\frac{303+293}{2}=298\ \mathrm{К}$$Внутренняя энергия одноатомного идеального газа зависит от температуры, поэтому внутренняя энергия газа в части А уменьшается и не может считаться неизменной.
Перегородка неподвижна, объёмы частей сосуда не изменяются, поэтому газ не совершает механическую работу. Теплообмен происходит только за счёт передачи теплоты.
Правильные ответы: 14.
Где здесь ошибаются
Путать направление теплопередачи и считать, что теплота переходит от холодной части к горячей.
Считать, что при теплообмене газ обязательно совершает работу.
Не перевести $20\ ^\circ\mathrm{C}$ в $293\ \mathrm{К}$.