Одинакова ли внутренняя энергия разных частей обшивки МКС, если на развёрнутой к Солнцу стороне температура обшивки достигает 121 °С, а теневая сторона обшивки при этом имеет температуру –157 °C? Ответ обоснуйте.

Кратко: нет. Разные части обшивки МКС, находящиеся при разных температурах, имеют разную внутреннюю энергию. Пояснение и решение (пошагово): 1) Что такое внутренняя энергия для твердого тела - Внутренняя энергия части телa зависит от температуры и свойств материала. Для приблизительных расчетов частной массы можно пользоваться выражением ΔU ≈ c · ΔT · m, где: - c — удельная теплоёмкость материала (для металлов обычно порядка 300–900 Дж/(кг·K); для алюминия примерно 900 J/(кг·K)), - ΔT — изменение температуры, - m — массаотрезка тела. 2) Температуры в задаче - Солнцевая сторона обшивки: 121 °C. - Теневая сторона при этом: -157 °C. - Разница температур: ΔT = 121 - (-157) = 278 °C (или 278 K, так как разница в K равна разнице в °C). 3) Применим приблизительный расчет для одного килограмма материала - Пусть обшивка состоит из одного и того же материала на обеих сторонах (одиначный состав) и возьмём массу m = 1 кг. - Возьмём типичное значение удельной теплоёмкости алюминия: c ≈ 900 Дж/(кг·K). - Удельная внутренняя энергия на сторону: - U_sunside ≈ m · c · T_sun, где T_sun ≈ 394 K (121 °C). - U_shadow ≈ m · c · T_shadow, где T_shadow ≈ 116 K (-157 °C). - Численно: - U_sun ≈ 1 кг × 900 Дж/(кг·K) × 394 K ≈ 355,000 Дж. - U_shadow ≈ 1 кг × 900 Дж/(кг·K) × 116 K ≈ 104,400 Дж. - Разница: - ΔU ≈ 355,000 − 104,400 ≈ 250,600 Дж. 4) Что это значит - Так как температуры на двух сторонах различны, их внутренняя энергия различна. Теплая солнечная сторона имеет большую внутреннюю энергию (примерно в 3–3,5 раза больше на ту же массу, если взять алюминий в качестве примера). - Если массы разных кусков обшивки не одинаковы, можно использовать общую формулу U = m·c·T для каждого куска и сравнить значения U1 и U2 отдельно: U1 = m1 c T1, U2 = m2 c T2. 5) Примечания - В реальной МКС распределение температуры по всей площади не одномоментно, и внутренняя энергия зависит от точной массы, состава материала и температурной зависимости c(T). Но суть остаётся: при разных температурах внутренняя энергия разных участков будет разной. - Если говорить об энергии на единицу массы, то u(T) ≈ ∫ c(T) dT, и u прямо растёт с температурой. Следовательно, более теплая часть имеет большую специфическую внутреннюю энергию. Ответ: внутренняя энергия разных частей обшивки не одинакова; на стороне, обращённой к Солнцу, она значительно выше, чем на теневой стороне, при заданных температурах.