Egy fazék hideg hűtővízzel szeretnék két egyformán forró tárgyat lehűteni. Mikor melegszik fel jobban a hűtővíz a hűtés során? (A környezettel való hőcsere elhanyagolható.)
A) Ha mindkét tárgyat egyszerre hűtöm le a hűtővízben.
B) Ha először az egyik tárgyat hűtöm le, majd azt kivéve a vízből, a másikat is.
C) A két eljárás során azonos mértékben melegszik fel a víz.
A) Ha mindkét tárgyat egyszerre hűtöm le a hűtővízben.
B) Ha először az egyik tárgyat hűtöm le, majd azt kivéve a vízből, a másikat is.
C) A két eljárás során azonos mértékben melegszik fel a víz.
Nézzünk egy egyszerű, konkrét példát!
Legyen a folyadék kezdetben \(0\ \mathrm{^\circ C}\) hőmérsékletű, a meleg tárgyak pedig \(60\ \mathrm{^\circ C}\) hőmérsékletűek, és legyen mind a három test (folyadék plusz a két hűtendő test) hőkapacitása \(C\) vagyis azonos! Ekkor ha egyszerre dugjuk be a testeket a folyadékba, akkor a testek (az összeadódó, 2‑szer nagyobb hőkapacitásuk miatt) fele akkora nagyságú hőmérsékletváltozást szenvednek el, mint a folyadék. Ez úgy lehetséges, ha \(40\ \mathrm{^\circ C}\) lesz a kialakuló közös (egyensúlyi) hőmérséklet. Ha viszont egymás után rakjuk bele őket, akkor első hűtési folyamat végén a közös hőmérséklet (a folyadék és az egyetlen test azonos hőkapacitása miatt) a kezdetiek számtani közepe lesz, vagyis \(30\ \mathrm{^\circ C}\). A második hűtésben a \(30\ \mathrm{^\circ C}\)‑os folyadékba dugjuk a \(60\ \mathrm{^\circ C}\)‑os testet, és az előzőhöz hasonlóan (az azonos hőkapacitások miatt) a hőmérsékletek számtani közepén áll be az egyensúly, vagyis \(45\ \mathrm{^\circ C}\)‑on. Vagyis a két lépéses hűtéssel a folyadék jobban felmelegszik.