Столь неожиданный результат можно объяснить, если проанализировать первый закон термодинамики, который можно сформулировать следующим образом: количество теплоты, переданное системе, равно увеличению ее внутренней энергии плюс работа, произведенная системой против внешних сил: Q = U + А.
Так как начальная и конечная температуры обоих шаров одинаковы, то изменение их внутренних энергий одно и то же. Однако в результате теплового расширения центр тяжести первого шара при этом поднимается, второго -опускается. Таким образом, при нагревании первого шара нужно подводить дополнительную энергию (теплоту), чтобы совершить положительную работу против гравитационных сил (то есть увеличить потенциальную энергию шара). Для второго шара центр тяжести опускается, и работа против гравитационных сил отрицательна. Стало быть, при одном и том же увеличении температуры Q1> Q2. Следовательно, теплоемкость вещества не является постоянной величиной. Для твердых тел, однако, чаще всего достаточно знать одну теплоемкость, а именно теплоемкость при постоянном давлении, которая и приводится в справочниках физических величин.