в холодную воду опускают нагретый в кипящей воде металлический брусок в каком случае вода нагреется

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

А так ли хорошо знакомо вам тепловое равновесие? // Квант. — 2008. — № 1. — С. 32-33.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»

. я исследовал остроумно найденную. формулу для количества, или градуса, теплоты в жидких смесях.
Георг Рихман
С покойным проф. Рихманом делал физико-химические опыты для исследования градуса теплоты,
который на себя вода принимает от погашенных в ней минералов, прежде раскаленных.
Михаил Ломоносов
Ничего не зная о природе теплоты, можно построить полную систему термометрии, если смешивать
горячую и холодную воду и в качестве термоскопа пользоваться нашими тепловыми ощущениями.
Уильям Томсон (Кельвин)
. даже без помощи термометров мы можем уловить стремление теплоты передаваться от какого-либо
более горячего тела к более холодным окружающим телам до тех пор, пока она не будет распределена
между ними так, что ни одно из них не будет более склонно забирать теплоту от остальных.
Джозеф Блэк
Внешнее воздействие, выводящее систему из термодинамического равновесия,
вызывает в ней процессы, стремящиеся ослабить результаты этого воздействия.
Анри Ле Шателье

Содержание

Разумеется, хорошо! Ведь тепловые явления начинают изучаться в школе одними из первых. И за помещенными здесь фрагментами из научных трудов сразу угадываются задачи на использование уравнения теплового баланса или лабораторные работы по нахождению температуры смешиваемых жидкостей. Да и в обиходе мы постоянно сталкиваемся либо с определением температуры нашего тела с помощью градусника, либо с приготовлением ванны комфортной температуры — для чего мешаем горячую воду с холодной, либо с добавлением в обжигающий чай или кофе молока — не дожидаясь их остывания. В общем, тепловое равновесие — это так наглядно и просто!

Однако уже в старших классах, при знакомстве с законами термодинамики, эта простота перестает казаться столь очевидной. Как вы отнесетесь, например, к идее «тепловой смерти Вселенной», к которой должно было бы привести всеобщее стремление к выравниванию температуры? Оказывается, все попытки объяснить, почему этого не произошло за невообразимо долгую историю нашего мироздания, были тщетными до создания общей теории относительности.

Еще одним примером нетривиальности понятия термодинамического равновесия и его глубокой связи с другими разделами науки служит приведенный в эпиграфе принцип Ле Шателье. С иной его формулировкой вы встретитесь, например, при изучении электромагнитной индукции или химических процессов, что подтвердит его справедливость и за рамками тепловых явлений.

Нельзя обойти вниманием и проблемы, возникшие у классической термодинамики при переходе к исследованию открытых систем и неравновесных процессов, протекающих как в живой, так и в неживой природе. Ведь возникновение разнообразнейших структур, их «самоорганизация», в конечном счете само появление жизни не согласуются с устоявшимися представлениями о разрушении всего стройного и упорядоченного при эволюции к равновесным, хаотическим состояниям.

Вот как далеко могут привести нас размышления над вроде бы нехитрыми вопросами. Поэтому, обдумывая их, не упустите за внешней незамысловатостью глубокого их содержания.

Вопросы и задачи

Микроопыт

Поставьте рядом три вместительных сосуда: с горячей водой — слева, с холодной водой — справа и со смесью горячей и холодной воды — в центре. Подержав правую и левую руки в соответствующих емкостях несколько минут, одновременно опустите их в центральный сосуд. Опишите ваши ощущения и постарайтесь их объяснить.

Любопытно, что…

. теплом Платон считал то, что остается от огня в накаленных телах, когда пламя потушено; Бэкон полагал теплоту «расширяющимся движением»; по мнению Гассенди, тепло и холод — разные материи, причем холод состоит из «острых» атомов в форме тетраэдра; Галилей же учил, что холод не является «положительным качеством», а есть всего лишь отсутствие тепла.

. эксперимент, описанный в «Микроопыте», был проведен еще в XVII веке английским философом Джоном Локком для доказательства субъективности человеческих ощущений. Но, помимо философского значения, опыт навсегда закрыл возможность использовать наше тело в качестве термометрического прибора и дать с его помощью определение температуры.

. работа Рихмана «Размышление о количестве теплоты, которое должно получаться при смешивании жидкостей, имеющих определенные градусы теплоты», доложенная им в 1744 году в Петербургской Академии наук, положила начало точным количественным расчетам в области теплотехники. Хотя сам Рихман не разграничивал понятия «температура» и «теплота», ему удалось вывести формулу для определения температуры смеси однородных жидкостей и экспериментально исследовать влияние на теплообмен температуры, формы и поверхности тел, а также скорости движения охлаждающей среды.

. опыты Рихмана повторил в 1772 году шведский физик Иоганн Вильке, введший затем единицу измерения количества теплоты. Она легла в основу современного определения калории, правда это название возникло лишь в 1852 году во Франции. С появлением джоуля калория стала вытесняться из научного употребления, однако она до сих пор в ходу, например, при оценке энергетической ценности продуктов питания.

. несмотря на долгую путаницу в определении тепловых понятий и использование мифической материальной сущности — теплорода, к XIX веку был заложен фундамент термометрии — раздела физики, изучающего способы измерения температуры, и калориметрии — суммы методов измерения различных тепловых эффектов.

. давно известные тепловые явления длительное время представали областью, совершенно обособленной от явлений механических. Неудивительны поэтому попытки ученых найти связь теплоты с механикой, трактуя, скажем, температуру как аналог давления в сплошной среде. Подобно тому как механическое равновесие в такой среде образуется при выравнивании давлений, тепловое равновесие требует равенства температур.

. понятие теплового равновесия, через которое в физике приходят к понятию температуры, можно характеризовать как динамическое равновесие, когда процессы молекулярного масштаба идут весьма интенсивно, но все макроскопические процессы прекращаются.

. первым примером процесса установления теплового равновесия, когда тепло передается от более хаотической системы к более упорядоченной, было броуновское движение. Маленькие частицы примеси в жидкости образуют систему, схожую с идеальным газом частиц, хотя и не взаимодействующих между собой, но испытывающих действие молекул жидкости, в которой они плавают.

. в нагретой плазме в одном месте могут быть две температуры. Каждая из входящих в состав плазмы систем — электроны и ионы — находится сама по себе в тепловом равновесии. Поток тепла между ионами и электронами тем не менее существует, но он очень слаб, и температуры выравниваются сравнительно медленно.

. опытная проверка первого закона термодинамики не один раз проводилась в специальных калориметрах, где измерялась теплота, выделяемая в процессах жизнедеятельности различными существами — от мыши до человека. Как оказалось, она полностью соответствовала энергии, поглощенной вместе с питательными веществами. Это отрицало идею о том, что организмы могут являться независимыми источниками какого-либо нового вида энергии, а в конечном итоге привело к представлению о живых организмах как об открытых термодинамических системах, далеких от состояния равновесия.

Что читать в «Кванте» о тепловом равновесии

Ответы

Микроопыт

Источник

Контрольная работа по теме «Тепловые явления»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

1. Внутренняя энергия тела зависит.

А. От скорости движения тела.

Б. От энергии движения частиц, из которых состоит тело.

В. От энергии взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Г. От энергии движения частиц и от энергии их взаимодействия.

2. Первый стакан с водой охладили, получив от него 1 Дж количества теплоты, а второй стакан подняли вверх, совершив работу в 1 Дж. Изменилась ли внутренняя энергия воды в первом и втором стаканах?

А. Ни в одном стакане не изменилась. Б. В 1 — уменьшилась, во 2 — не изменилась.

В. В 1 — не изменилась, во 2 — увеличилась. Г. В обоих стаканах уменьшилась.
Д. В 1 — уменьшилась, во 2 — увеличилась.

3. После того как распилили бревно, пила нагрелась. Каким способом изменили внутреннюю энергию пилы?

А. При совершении работы. Б. При теплопередаче.

4. Два одинаковых пакета с молоком вынули из холодильника. Один пакет оставили на столе, а второй перелили в кастрюлю и вскипятили. В каком случае внутренняя энергия молока изменилась меньше?

А. В обоих случаях не изменилась. Б. В обоих случаях изменилась одинаково.

В. В первом случае. Г. Во втором случае.

5. Вид теплопередачи, при котором энергия от нагретого тела передается холодному с помощью лучей, называется.

6. Каков способ передачи энергии от горячего утюга ткани?

А. Работа. Б. Теплопроводность. В. Конвекции. Г. Излучение.

7. Изменится ли температура тела, если оно поглощает энергии больше, чем испускает?

A. Тело нагреется. Б. Температура тела не изменится. B. Тело охладится.

1. Какое количество теплоты нужно затратить, чтобы расплавить кусок свинца массой 100 г,

взятый при температуре плавления.

2. Сколько теплоты необходимо затратить на испарение 0,5 кг спирта, взятого при температуре 28 0 С

3. Можно ли в оловянной ложке расплавить кусок свинца?

Внутренняя энергия и способы ее изменения

1. Каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?

А. Только совершением работы. Б. Совершением работы и теплопередачей.

В. Только теплопередачей. Г. Внутреннюю энергию тела изменить нельзя.

2. Первая пластина перемещалась по горизонтальной поверхности и в результате действия силы трения нагрелась, а вторая пластина была поднята вверх над горизонтальной поверхностью. В обоих случаях была совершена одинаковая работа. Изменилась ли внутренняя энергия пластин?

А. У первой пластины не изменилась, у второй увеличилась.

Б. У обеих пластин увеличилась.

В. У первой пластины увеличилась, а у второй не изменилась.

Г. Не изменилась ни у первой, ни у второй пластин.

3. Сок поставили в холодильник и охладили. Каким способом изменили внутреннюю энергию сока?

А. При совершении работы. Б. При теплопередаче.

4. Два алюминиевых бруска массами 100 и 300 г, взятых при комнатной температуре, нагрели до одинаковой температуры. У какого бруска внутренняя энергия изменилась больше?

A. У обоих не изменилась. Б. У обоих одинаково. B.У первого бруска. Г. У второго бруска.

5. Теплопроводностью называют вид теплопередачи, при котором энергия.

А. Переносится самими частицами вещества.

Б. Передается от нагретого конца тела холодному, но само вещество при этом не перемещается.

В. Передается с помощью лучей.

6. Каков способ теплопередачи энергии стенкам стакана, в который налит горячий чай?

А. Излучение. Б. Теплопроводность. В. Конвекция.

7.. Какое вещество обладает наименьшей теплопроводностью?

А. Серебро. Б. Воздух. В. Алюминий.

превратить в пар при температуре 100° С.

2. Какое количество теплоты требуется, чтобы 400 г льда при 0° С превратить в пар имеющий температуру 100 0 С?

3. Какие термометры применяются на севере – ртутные или спиртовые?

Внутренняя энергия и способы ее изменения

1. Внутренней энергией тела называют.

A. Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Б. Энергию движущегося тела. B. Энергию взаимодействия молекул.

Г. Энергию тела, поднятого над Землей. Д. Энергию движения молекул.

2. Два одинаковых камня лежали на земле. Первый камень подняли и положили на стол, а второй подбросили вверх. Изменилась ли внутренняя энергия камней?

В. У первого камня увеличилась, а у второго не изменилась.
Г. У обоих камней не изменилась.

3. Чайник с водой поставили на огонь и вскипятили воду. Каким способом изменилась внутренняя энергии воды?

А. При теплопередаче. Б. При совершении работы.

4. В две одинаковые кастрюли налили одинаковое количество воды. В первой кастрюле воду довели до кипения, а во второй слегка подогрели. В каком случае внутренняя энергия воды изменилась меньше?

А. В обоих случаях не изменилась. Б. В первой кастрюле.

B. Во второй кастрюле. Г. В обоих случаях одинаково.

5. Конвекцией называют вид теплопередачи, при котором энергия.

A. Передается от нагретого тела с помощью лучей.

Б. От нагретого конца тела передается к холодному, но само вещество при этом не перемещается.

В. Переносится самими частицами вещества.

6. Ложка, опущенная в стакан с горячей водой, нагревается. Каким способом происходит теплопередача?

А. Излучение. Б. Теплопроводность. В. Конвекция.

7. Какое вещество обладает наибольшей теплопроводностью?

1. Какое количество теплоты потребуется, чтобы расплавить кусок меди массой 10 кг, если его начальная температура 13 0 С?

начальная температура 13° С.

2. Сколько теплоты выделиться при замерзании 2 кг воды при 0° С.

температура воды понизилась до 80° С. Сколько кг воды, взятой при температуре кипения

можно испарить за счет теплоты, выделившейся при остывании воды в термосе.

3. Каково назначение и действие вентилятора, находящегося у радиатора трактора?

каком из сосудов температура воды выше? Почему?

Внутренняя энергия и способы ее изменения

1. От чего зависит внутренняя энергия тела?

А. От энергии взаимодействия частиц, из которых состоит тело.

Б. От энергии движения этих частиц.

В. От энергии движения частиц и от энергии их взаимодействия.
Г. От скорости движения тела.

2. Один стакан с водой подняли вверх, совершив работу 1 Дж, а второй нагрели, передав ему 1 Дж количества теплоты. Изменилась ли внутренняя энергия воды в каждом стакане?

А. В обоих стаканах увеличилась.

Б. В первом стакане уменьшилась, во втором увеличилась.

В. Нигде не изменилась.

Г. В первом увеличилась, во втором не изменилась.
Д. В первом не изменилась, во втором увеличилась.

3. При затачивании топор нагревается. Каков способ изменения внутренней энергии топора?

А. При теплопередаче. Б. При совершении работы.

4. Два медных бруска массами 400 и 200 г, взятых при комнатной температуре, охладили до одной и той же температуры. У какого бруска внутренняя энергия изменилась больше?

А. У первого бруска. Б. У второго бруска. В. У обоих одинаково. Г. У обоих не изменилась.

5. Вид теплопередачи, при котором энергия переносится самими частицами вещества, называется.

А. Конвекцией. Б. Излучением. В. Теплопроводностью.

6. Каким способом передается энергия воде при нагревании в чайнике?

А. Теплопередачей. Б. Излучением. В. Работой. Г. Конвекцией.

7. Изменится ли температура тела, если оно испускает энергии больше, чем поглощает?

A. Тело нагреется. Б. Температура тела не изменится. B. Тело охладится.

1. 200 г жидкого олова, взятого при температуре плавления, кристаллизуется. На сколько при этом изменится внутренняя энергии?

2. Сколько кг воды, взятой при температуре кипения, можно обратить в пар, если затратить всю энергию выделившуюся при полном сгорании 40 г керосина?

теплоту, выделившуюся при полном сгорании 40 г керосина.

3. Почему в жаркий летний день лужи на асфальте быстро высыхают?

этом изменилась его внутренняя энергия.

Внутренняя энергия и способы ее изменения

1. Каким способом можно изменить внутреннюю энергию тела?

А. Совершением работы и теплопередачей. Б. Внутреннюю энергию тела изменить нельзя.

В. Только совершением работы. Г. Только теплопередачей.

2. Первую пластину подняли вверх над горизонтальной поверхностью, а вторую несколько раз изогнули, в результате чего она нагрелась. Работа в обоих случаях была совершена одинаковая. Изменилась ли внутренняя энергия пластин?

А. У первой пластины увеличилась, а у второй не изменилась.

Б. Нигде не изменилась.

В. У первой не изменилась, а у второй увеличилась.

Г. У обеих пластин увеличилась.

3. Кувшин с молоком отнесли в погреб, где оно охладилось. Каким способом изменилась внутренняя энергия молока?

А. При совершении работы. Б. При теплопередаче.

4. Одну из двух одинаковых серебряных ложек опустили в стакан с кипятком, а другую в стакан с тёплой водой. В каком случае внутренняя энергия ложки изменится меньше?

А. В обоих случаях не изменится. Б. И обоим случаях одинаково.

В. В первом случае. Г. Во втором случае.

5. Вид теплопередачи, при котором энергия передается от нагретого конца тела холодному, но само вещество при этом не перемещается, называют.

А. Излучением. Б. Теплопроводностью. В. Конвекцией.

6. Благодаря какому способу теплопередачи нагревается термометр, вывешенный за окно?

А. Теплопроводность. Б. Конвекция. В. Излучение.

7. Какой способ теплопередачи помогает птицам с большими крыльями держаться на одной высоте, не взмахивая ими?

А. Конвекция. Б. Излучение. В. Теплопроводность.

1. Почему при работе пила нагревается?

2. Сколько энергии нужно затратить, чтобы расплавить 2 кг свинца, взятого при температуре плавления?

3. Какое количество теплоты передает стальной брусок объемом 0,02 м 3 окружающим телам при охлаждении от 520 0 С до 20 0 С?

окружающим телам при

Внутренняя энергия и способы ее изменения

1. Энергию движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело, называют.

A. Механической энергией. Б. Кинетической энергией.

B. Потенциальной энергией. Г. Внутренней энергией.

2. Два камня лежали на столе. Первый камень начал падать со стола, а второй взяли и положили на землю. Изменилась ли внутренняя энергия камней?

А. У первого увеличилась, а у второго не изменилась. Б. У обоих камней уменьшилась.

В. У первого не изменилась, а у второго уменьшилась. Г. Ни у одного камня не изменилась.

3. После того как деталь обработали напильником, деталь нагрелась. Каким способом изменили внутреннюю энергию детали?

А. При совершении работы. Б. При теплопередаче.

4. В каком из перечисленных случаев внутренняя энергия чашки не изменилась: 1) чашку переставили из шкафа на стол; 2) чашку передвинули по столу; 3) в чашку налили горячий чай.

5. Два железных бруска массами 200 и 300 г, взятых при комнатной температуре, охладили до одинаковой температуры. У какого бруска внутренняя энергия изменилась больше?

А. У первого бруска. Б. У второго бруска.

В. У обоих не изменилась. Г. У обоих одинаково.

6. Излучением называют вид теплопередачи, при котором энергия.

А. Передается от нагретого конца тела холодному, но само вещество при этом не перемещается.

Б. Переносится самими частицами вещества. В. Передается от нагретого тела с помощью лучей.

7. Какой способ теплопередачи осуществляется при
хранении продуктов в погребе?

А. Конвекция. Б. Излучение. ттВ. Теплопроводность.

8. Благодаря какому способу теплопередачи можно греться у камина?

А. Конвекция. Б. Излучение. В. Теплопроводность.

9. Каким способом передается энергия ладоням человека при быстром скольжении вниз по шесту?

А. Излучением. Б. Теплопроводностью. В. Работой.Г. Конвекцией.

10. Какое вещество обладает наибольшей теплопроводностью?

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Похожие материалы

Промежуточная аттестация по физике 9 класс

Промежуточная аттестация по физике 8 класса

План самообразования учителя по теме «Использование ИКТ на уроках физики»

Рабочая программа по физике 7-9 классы

Презентация по физике на тему «Строение атома» 8 класс

Урок по физике на тему «Архимедова сила»

Рабочая программа по физике 9 класс

Разработка урока в 10 классе «Основные положения МКТ»

Не нашли то что искали?

Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5251168 материалов.

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Минпросвещения планирует прекратить прием в колледжи по 43 профессиям

Время чтения: 1 минута

Минпросвещения намерено включить проверку иллюстраций в критерии экспертизы учебников

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Минобрнауки работает над изменением подходов к защите диплома

Время чтения: 1 минута

Новый ГОСТ на окна с защитой для детей вступает в силу 1 ноября

Время чтения: 1 минута

Почти все вузы в России открыли пункты вакцинации от ковида

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник