Номер 15, страница 258 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 6. Термодинамика. Параграф 31. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики - номер 15, страница 258.

Условие.

15. При некотором адиабатном процессе внутренняя энергия тела увеличилась. Совершило ли тело при этом работу или работа была совершена над телом?

Решение.

Решение

Для ответа на этот вопрос обратимся к первому закону термодинамики, который гласит, что изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты, переданной системе ($\text{Q}$), и работы, совершённой над системой внешними силами ($A'$). Запишем это в виде формулы:

$\Delta U = Q + A'$

Также первый закон термодинамики можно записать через работу, совершённую самой системой ($\text{A}$), где $A = -A'$:

$\Delta U = Q - A$

В условии задачи указано, что процесс является адиабатным. Адиабатный процесс происходит без теплообмена с окружающей средой. Это означает, что количество теплоты, полученное или отданное телом, равно нулю:

$Q = 0$

Подставим это значение в уравнение первого закона термодинамики:

$\Delta U = 0 - A = -A$

Из этого следует, что при адиабатном процессе изменение внутренней энергии происходит исключительно за счёт совершения работы.

По условию, внутренняя энергия тела увеличилась, следовательно, её изменение $\Delta U$ является положительной величиной:

$\Delta U > 0$

Поскольку $\Delta U = -A$ и $\Delta U > 0$, то мы можем сделать вывод о знаке работы $\text{A}$:

$-A > 0$

Это неравенство справедливо только в том случае, если работа, совершённая телом ($\text{A}$), отрицательна:

$A < 0$

Отрицательное значение работы, совершённой телом, означает, что на самом деле работа совершалась над телом внешними силами. Например, при адиабатном сжатии газа его внутренняя энергия увеличивается, так как внешние силы совершают над ним работу.

Ответ: Работа была совершена над телом.