Кусок льда аккуратно опускают в калориметр с тёплой водой и отмечают уровень воды. Затем лёд полностью тает. Удельная теплоёмкость калориметра пренебрежимо мала. Как изменяются в ходе этого процесса следующие физические величины: уровень воды в калориметре по сравнению с отмеченным и внутренняя энергия содержимого калориметра?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Уровень воды — 3
1) Так как плотность льда меньше плотности воды, то лед будет плавать на ее поверхности. По условию плавания тел, в этом случае сила тяжести уравновешивается силой Архимеда:
где 
— масса льда, 
— ускорение свободного падения, 
— плотность воды, 
— объём воды, вытесненной льдом.
После того как лёд растает, он займёт объём:
Сравнив (1) и (2), можно заметить, что объём воды, вытесняемой льдом до таяния, равен объёму, который займет лед после таяния. То есть суммарный объём вещества не изменится. Следовательно, уровень воды в калориметре также не изменится.
Суммарная внутренняя энергия — 3
2) Из первого начала термодинамики следует, что изменение внутренней энергии системы зависит от количества теплоты и работы, совершенной над системой:
где 
— количество теплоты, полученное системой, 
— работа, совершенная над системой, 
— изменение внутренней энергии системы.
Данную систему можно считать изолированной (из-за калориметра), то есть она не взаимодействует с окружающей средой. Следовательно, количество теплоты 
равно нулю.
Также над системой не совершается работы, то есть 
.
Таким образом, изменение внутренней энергии системы равно нулю. Следовательно, она постоянна.