на две равные части. В начальный момент в одной части сосуда находится νHe = 2 моль
гелия, а в другой - νAr = 1 моль аргона. Температура гелия ТHe = 300 К, а температура
аргона ТАг = 600 К. Атомы гелия могут свободно проникать через поры в перегородке,
а атомы аргона - нет. Определите температуру гелия после установления теплового
равновесия в системе.
Решение.
1. Сосуд теплоизолированный, значит система «гелий-аргон» не получает
и не отдает тепла.
Qсист = 0
Стенки сосуда не движутся, значит, система не совершает работы над окружающими
телами (работа = сила ⋅ перемещение, нет перемещения – нет работы)
Aсист = 0
По первому закону термодинамики Qсист = ΔU + Aсист
Получается, что для нашей системы ΔU = 0, т. е. внутренняя энергия системы не меняется:
Uначальн = Uконечн
2. Внутренняя энергия нашей системы в начальный момент Uначальн складывается из энергии гелия (3/2) νHeR ТHe и энергии аргона (3/2) νArR ТAr (оба газа одноатомные)
Uначальн = (3/2) νHeR ТHe + (3/2) νArR ТAr
3. Когда установится тепловое равновесие, оба газа будут иметь одну температуру T (в результате теплообмена в системе обязательно установится единая температура)
Uконечн = (3/2) (νHe + νAr)R Т
