Внутренняя энергия, количество теплоты, теплоёмкость
Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий
Версия для печати и копирования в MS Word
Внутренняя энергия монеты увеличивается, если ее
1) заставить вращаться
2) заставить двигаться с большей скоростью
3) подбросить вверх
4) подогреть
На рисунке представлен график зависимости температуры Т воды массой m от времени t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью Р.
вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоемкость льда по результатам этого опыта?
1) 
2) 
3) 
4) 
отвечает конденсации, а второй участок 
соответствует кристаллизации. Следовательно, охлаждение льда происходит на интервале времени 
при этом он успевает охладиться на температуру 
За время 
лед успевает отдать количество теплоты 
Таким образом, удельная теплоемкость льда по результатам этого опыта равна 
Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоемкость вещества этого тела?
связано с удельной теплоемкость вещества этого тела соотношением: 
Отсюда находим удельную теплоемкость вещества тела 
На рисунке представлен график зависимости температуры Т воды массой m от времени t при осуществлении теплоотвода с постоянной мощностью P.
вода находилась в газообразном состоянии. Какое из приведенных ниже выражений определяет удельную теплоемкость жидкой воды по результатам этого опыта?
1) 
2)
3) 
4)
при этом она успевает охладиться на температуру 
За время 
вода успевает отдать количество теплоты 
Таким образом, удельная теплоемкость воды по результатам этого опыта равна 
На рисунке изображены графики зависимостей температуры Т от времени t для двух твёрдых тел А и В, нагреваемых в двух одинаковых печах. Какое из следующих утверждений справедливо?
А. Тела А и В могут состоять из одного вещества, но масса тела А в 2 раза меньше массы тела В.
Б. Тела А и В могут иметь одинаковую массу, но удельная теплоёмкость тела А в твёрдом состоянии в 2 раза меньше удельной теплоёмкости тела В в твёрдом состоянии.
Теплопотерями пренебречь.
1) только А
2) только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
удельной теплоемкости 
на 
Таким образом, температура изменяется со временем по закону 
у тела А в два раза меньше, чем у тела Б. При этом оказываются справедливы оба утверждения: могут реализовываться обе ситуации.Первому телу сообщили количество теплоты 1 
а второму - 2 
Массы тел одинаковы. В результате температура первого тела повысилась на 100 
а второго - повысилась на 50 
Можно утверждать, что удельная теплоёмкость у вещества первого тела
1) больше, чем у вещества второго тела
2) меньше, чем у вещества второго тела
3) такая же, как у вещества второго тела
4) не может быть соотнесена с удельной теплоёмкостью вещества второго тела
От первого тела отвели количество теплоты 2 кДж, а от второго — 1 кДж. Массы тел одинаковы. В результате температура первого тела понизилась на 40 К, а второго — понизилась на 10 К. Можно утверждать, что удельная теплоёмкость у вещества первого тела
1) больше, чем у вещества второго тела
2) меньше, чем у вещества второго тела
3) такая же, как у вещества второго тела
4) не может быть соотнесена с удельной теплоёмкостью вещества второго тела
с температурой 
в состояние 
с температурой 
(см. рисунок). Количество теплоты, которое в этом процессе сообщено газу, соответствует столбцу на гистограмме, обозначенному цифрой
Газ переходит из состояния 1 в состояние 2 изохорически, следовательно, он не совершает работы против внешних сил 
Изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа определяется только изменение его температуры: 
Таким образом, 2 моля одноатомного идеального газа получили тепло 
Это соответствует столбцу 4 на гистограмме.
против внешних сил. Изменение внутренней энергии одноатомного идеального газа определяется только изменение его температуры: 
Это соответствует столбцу 1 на гистограмме.
На рисунке показан график циклического процесса, проведённого с одноатомным идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа увеличивалась? Количество вещества газа постоянно.
1) CD
2) DA
3) АВ
4) ВС
Таким образом, внутренняя энергия увеличивается с увеличением температуры. Из приведенного графика видно, что температура увеличивалась только на участке AB. На рисунке представлен график цикла, проведённого с одноатомным идеальным газом. На каком из участков внутренняя энергия газа увеличивалась? Количество вещества газа постоянно.
1) ВС
2) АВ
3) CD
4) DA
Таким образом, внутренняя энергия увеличивается с увеличением температуры. Из приведенного графика видно, что температура увеличивалась только на участке CD.
и говорить, что сопротивление участка цепи пропорционально приложенному напряжению. Твёрдое тело остывает. На рисунке представлен график зависимости температуры тела от отданного им количества теплоты. Удельная теплоёмкость тела 500 Дж/(кг
К). Чему равна масса тела?
1) 1 кг
2) 2 кг
3) 3 кг
4) 4 кг
определяется как произведение массы тела, удельной теплоемкости вещества и приращения температур: 
При остывании тела на 60 K было отдано 60 кДж, следовательно масса тела 
Четыре шарика 1, 2, 3 и 4 одинаковой массы, сделанные из различных материалов, находятся в твёрдом состоянии. Шарики нагревают в одной и той же печи. На рисунке приведены графики зависимостей температуры t шариков от времени τ. Наибольшей удельной теплоёмкостью обладает шарик
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Четыре шарика 1, 2, 3 и 4 одинаковой массы, сделанные из различных материалов, находятся в твёрдом состоянии. Шарики нагревают в одной и той же печи. На рисунке приведены графики зависимостей температуры t шариков от времени τ. Наименьшей удельной теплоёмкостью обладает шарик
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
Пройти тестирование по этим заданиям
Я бы не стал задавать такие вопросы. Дело все в том, что определение кинетической части внутренней энергии тела (системы материальных точек) в школьных учебниках (да и в большинстве вузовских) дается крайне расплывчато и не основано на законах физики.
Только у Ландау мне удалось найти вразумительное определение. Оно основано на теореме Кенига. Согласно этой теореме в инерциальной системе отсчета кинетическая энергия системы материальных точек (физического тела) может быть представлена как сумма энергии центра масс, как если бы в нем была сосредоточена вся масса системы, и энергии всех точек в системе отсчета, связанной с центром масс системы. Первую часть Ландау называет внешней, вторую - внутренней. С этой точки зрения энергия вращательного движения твердого тела относительно оси проходящей через центр масс является внутренней.
С этой точки зрения вариант "1) заставить вращаться" тоже является верным.
Добрый день!
Cпасибо за интересный и полный комментарий.
Согласен с Вами, с определением кинетической энергией в школе не все ладно. Но тут ничего не поделаешь. Что касается данной задачи, она мне представляется вполне корректной, а приведенный ответ — осмысленным. Не вижу причин включать энергию вращения тела во внутреннюю энергию. На то она и внутренняя, чтобы не зависеть от макроскопических движений. В качестве подтверждения этого тезиса могу привести ссылку на того же Ландау (том 5, "Статистическая физика, часть 1", § 26, текст около формулы 26.10).
По моему мнению, школьники должны осознавать, что вращение системы как целого не вносит изменения в тепловое движения частиц, а потому не приводит к изменению внутренней энергии.
Если мы под кинетической частью внутренней энергии будем понимать только энергию теплового движения молекул, мы придем к противоречию с первым началом термодинамики.
Возьмем два диска одинаковых размеров и массы. Пусть они вращаются с одинаковой угловой скоростью в противоположных направлениях. Один из них вращаясь лежит на гладкой поверхности. Трение между дисками есть.
Если на первый диск положить второй, то за счет трения они остановят свое вращения и нагреются.
Внешние силы работу не совершали, теплообмена с внешними телами не было. Следовательно внутренняя энергия не должна измениться. Вот Вам и парадокс!
Если же энергию вращательного движения дисков считать внутренней, парадокс исчезает, так как внутренняя энергия вращения дисков переходит во внутреннюю тепловую энергию. В целом же внутренняя энергия действительно не меняется.
Речь вообще-то идет о том, что взрослые дяди по этому вопросу могут спорить (обмениваться противоположными мнениями). Стоит ли в этот процесс привлекать школьников на этапе проверки их знаний? В тесте, на мой взгляд, должно быть все логически формализовано. Это сделать необыкновенно трудно.
Поэтому я бы просто исключил эту задачу из КИМов.
Два вращающихся в разные стороны диска, согласно доводам нашего уважаемого Ландау, не являются замкнутой системой, находящейся в термодинамическом равновесии, а потом внутреннюю энергию всей системы так сразу и не определить. Приходится разбивать системы на два куска, два диска, и считать их внутренние энергии по отдельности.
Впрочем, согласен в том, что можно сломать много копий в ходе дискуссии. Может быть, изменить вариант 1) на "опустить в глубокую шахту" и оставить данную ветку сообщений с соотвествующим комментарием как раз для тех, кто любит покопаться в чем-нибудь?
Вполне с Вами согласен.
Представляется, что цитаты Ландау взяты из неподходящего контекста. Что считать внутренней энергией, а что внешней зависит от уровня рассмотрения. Естественное разделение состоит в том, что внутренней энергией обычно занимается термодинамика, а не механика.
В механике, рассматривая вращающийся объект внутри некоторой виртуальной коробки, мы считаем, что коробка вращается, а ее содержимое относительно нее покоится. А тем, что происходит внутри этой "коробки" занимается термодинамика.
Если этого не учитывать, то появится много "парадоксов". Например, рассмотрим поршень, движущийся по трубе, который от трения останаваливается и нагревается. Это точно такой же пример, только вращательного движения нет. И что, кинетическая энергия линейного движения, она тоже внутренняя?
Или еще: энергии могут переходить друг в друга, значит ли это, что вся энергия — это внутренняя энергия?
Добрый день!
Мои цитаты как раз из правильного контекста :) Ландау обсуждает в соотвествующем параграфе именно данный вопрос.
Энергии макродвижений тела не следует включать в понятие внутренней энегрии. Я обеими руками за это утверждение. Если части системы двигаются друг относительно друга, то вся система не находится в состоянии равновесия. Внутренняя энергия, будучи функцией состояния, характеризует только равновесные состояния. Поэтому в данном случае можно говорить только о внутренних энергиях отдельных кусков, а потом пользоваться приближенной аддитивностью внутренний энергии.
Петр, Вы очень правильно пишете про то, что энергия имеет свойство переходить из одного вида в другой, и не стоит смешивать сферы интересов механики и термодинамики. У Вас очень хороший пример про поршень. В этом же ключе: две двигающиеся на встречу друг другу доски, которые останавливаются за счет работы сил трения. При этом энергия поступательного (упорядоченного) движения досок переходит в энергию теплового (хаотического) движения молекул. Мы всегда можем перевести одну энергия в другую, но важно понимать, что понятие "внутренней энергии" неразрывно связана с понятием "хаоса" в движении молекул. Если вновь обратится к школьному определению внутренней энергии, даваемому в 10 классе, мы увидим, что в эту энергию включаются только кинетическая энергия теплового (хаотического) движения частиц и потенциальная энергия их взаимодействия (что и отмечается в решении данной задачи). А потому упорядоченную компоненту движения при определении данной величины необходимо исключать.
Таким образом, мне кажется, что у обычного школьника не должно возникать проблем с ответом на вопрос, изменится ли внутренняя энергия монетки, если ее начать вращать, на что я и указывал в своем первом сообщении. Так что я склонен к тому, чтобы все-таки возвратить исходную версию данной задачи. А данную ветку сообщений сохранить, как интересную и полезную для всех интересующихся.
Служба поддержки предлагает условие не менять. Ветку сохраняем.