Задание 9 ЕГЭ по физике

Question

Железный брусок массой $m_1=260 \, \text{г} ,$ температура которого $t_1=20^\circ \text{C} ,$ приводят в контакт со свинцовым бруском массой $m_2=920 \, \text{г}$, температура которого $t_2=80^\circ \text{C} .$ Через некоторое время бруски приходят в состояние термодинамического равновесия. Потери теплоты отсутствуют. Тепловое расширение брусков пренебрежимо мало.
Выберите все верные утверждения.
$1)$ В процессе установления между брусками термодинамического равновесия не совершается работа.
$2)$ В исходном состоянии запас внутренней энергии свинцового бруска больше запаса внутренней энергии железного бруска.
$3)$ В исходном состоянии запас внутренней энергии свинцового бруска меньше запаса внутренней энергии железного бруска.
$4)$ В состоянии термодинамического равновесия температура брусков равна $50^\circ \text{C} .$
$5)$ В состоянии термодинамического равновесия температура брусков равна $60^\circ \text{C} .$

Accepted Answer

Переведем массы в $кг{:}$
$m_1=0.26 \, \text{кг} ,$
$m_2=0.92 \, \text{кг} .$
Удельные теплоемкости:
$c_{\text{ж}}=460 \, Дж/(кг·°C)$ (железо),
$c_{\text{с}}=130 \, Дж/(кг·°C)$ (свинец).
$1)$ Верно. Теплообмен происходит без совершения работы, так как расширением можно пренебречь.
$2)$ Верно. Внутренняя энергия $U=cmt .$ Сравним:
$U_1=c_{\text{ж}} m_1 t_1=460 \cdot 0.26 \cdot 20=2\ 392 \, \text{Дж}$
$U_2=c_{\text{с}} m_2 t_2=130 \cdot 0.92 \cdot 80=9\ 568 \, \text{Дж}$
Так как $U_2>U_1 ,$ утверждение верно.
$3)$ Неверно, см. пункт $2 .$
$4)$ Верно. Условие теплового баланса:
$c_{\text{ж}} m_1 (t-t_1)+c_{\text{с}} m_2 (t-t_2)=0$
Подставим значения:
$460 \cdot 0.26 (t-20)+130 \cdot 0.92 (t-80)=0$
$119.6 (t-20)+119.6 (t-80)=0$
$2t-100=0$
$t=50^\circ \text{C}$
$5)$ Неверно, см. пункт $4 .$

Задание 9 ЕГЭ по физике

Анализ физических процессов. Термодинамика