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…

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.