Номер 11, страница 57, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика. Глава VI. Термодинамика. Параграф 31. Первый закон термодинамики - номер 11, страница 57.

Условие.

°11. Получает или отдает газ некоторое количество теплоты: при изохорном нагревании; при изохорном охлаждении?

Решение 2.

Решение

Для анализа данных процессов воспользуемся первым началом термодинамики, которое связывает количество теплоты $\text{Q}$, полученное газом, с изменением его внутренней энергии $\Delta U$ и работой $\text{A}$, совершаемой газом:

$Q = \Delta U + A$

Изохорный процесс – это термодинамический процесс, который происходит при постоянном объеме ($V = const$). Работа, совершаемая газом, вычисляется по формуле $A = p \Delta V$, где $\Delta V$ – изменение объема. Поскольку в изохорном процессе объем не меняется, $\Delta V = 0$, следовательно, работа газа равна нулю: $A = 0$.

Тогда первое начало термодинамики для изохорного процесса упрощается до вида:

$Q = \Delta U$

Это означает, что все количество теплоты, сообщенное газу (или отданное им), идет на изменение его внутренней энергии. Изменение внутренней энергии идеального газа, в свою очередь, прямо пропорционально изменению его абсолютной температуры $\Delta T$.

при изохорном нагревании

При изохорном нагревании температура газа повышается, то есть изменение температуры $\Delta T > 0$. Так как внутренняя энергия газа зависит от температуры, ее изменение также будет положительным: $\Delta U > 0$.

Из соотношения $Q = \Delta U$ следует, что $Q > 0$. Положительное значение $\text{Q}$ по определению означает, что система (газ) получает теплоту из окружающей среды.

Ответ: при изохорном нагревании газ получает некоторое количество теплоты.

при изохорном охлаждении

При изохорном охлаждении температура газа понижается, то есть изменение температуры $\Delta T < 0$. Соответственно, изменение внутренней энергии газа будет отрицательным: $\Delta U < 0$.

Из соотношения $Q = \Delta U$ следует, что $Q < 0$. Отрицательное значение $\text{Q}$ означает, что система (газ) отдает теплоту в окружающую среду.

Ответ: при изохорном охлаждении газ отдает некоторое количество теплоты.