Задача. Теплоизолированный сосуд объемом V = 2 м 3 разделен пористой перегородкой на две равные части. В начальнойойойый момент в одной части сосуда находится He = 2 моль гелия, а в другой - Ar = 1 моль аргона. Температура гелия Т He = 300 К, а температура аргона Т Аг = 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. Q сист = 0 Стенки сосуда не движутся, значит, система не совершает работы над окружающими телами (работа = сила перемещение, нет перемещения – нет работы) A сист = 0 По первому закону термодинамики Q сист = U + A сист Получается, что для нашей системы U = 0, т. е. внутренняя энергия системы не меняется: U начальнойойой = U конечноо 2. Внутренняя энергия нашей системы в начальнойойойый момент U начальнойойой складывается из энергии гелия (3/2) He R Т He и энергии аргона (3/2) Ar R Т Ar (оба газа одноатомные) U начальнойойой = (3/2) He R Т He + (3/2) Ar R Т Ar 3. Когда установится тепловое равновесие, оба газа будут иметь одну температуру T (в результате теплообмена в системе обязательно установится единая температура) U конечноо = (3/2) ( He + Ar )R Т

4. Приравняв начальнойойойую и конечнооую внутренние энергии системы, получим (3/2) He R Т He + (3/2) Ar R Т ar = (3/2) ( He + Ar ) R Т Отсюда ответ: