Номер 5, страница 289 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 6. Термодинамика. Вопросы и задачи к главе «термодинамика» - номер 5, страница 289.

Условие.

5. В каком процессе всё количество теплоты, переданное газу, превращается в работу?

Решение.

5. Решение

Для ответа на этот вопрос воспользуемся первым законом термодинамики, который устанавливает связь между количеством теплоты $\text{Q}$, переданным системе, изменением её внутренней энергии $\Delta U$ и работой $\text{A}$, совершаемой системой:

$Q = \Delta U + A$

По условию задачи, всё количество теплоты, переданное газу, превращается в работу. Это можно записать в виде равенства:

$Q = A$

Подставим это условие в уравнение первого закона термодинамики:

$A = \Delta U + A$

Вычитая из обеих частей уравнения работу $\text{A}$, получаем, что изменение внутренней энергии газа должно быть равно нулю:

$\Delta U = 0$

Внутренняя энергия идеального газа зависит только от его температуры. Для идеального газа изменение внутренней энергии $\Delta U$ прямо пропорционально изменению абсолютной температуры $\Delta T$. Если изменение внутренней энергии равно нулю ($\Delta U = 0$), это означает, что температура газа в ходе процесса не изменяется ($\Delta T = 0$, или $T = \text{const}$).

Процесс, протекающий при постоянной температуре, называется изотермическим. Таким образом, чтобы вся подводимая к газу теплота шла на совершение работы, процесс должен быть изотермическим (в данном случае — изотермическое расширение, так как газ совершает положительную работу).

Ответ: Изотермический процесс.