Номер 12, 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 12, страница 57.

Условие.

º12. Как изменяется внутренняя энергия данной массы газа: при изобарном нагревании; при изобарном охлаждении?

Решение 2.

Решение

Внутренняя энергия $\text{U}$ идеального газа для данной массы ($m = \text{const}$) является функцией только его абсолютной температуры $\text{T}$. Это означает, что внутренняя энергия не зависит от объема или давления газа. Изменение внутренней энергии $\Delta U$ прямо пропорционально изменению температуры $\Delta T$:

$\Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T$

где $\text{i}$ – число степеней свободы молекул газа (например, 3 для одноатомного, 5 для двухатомного), $\nu$ – количество вещества (для данной массы газа $\nu = m/M = \text{const}$), $\text{R}$ – универсальная газовая постоянная.

Из формулы видно, что знак изменения внутренней энергии $\Delta U$ полностью определяется знаком изменения температуры $\Delta T$, так как все остальные множители ($\frac{i}{2}, \nu, R$) являются положительными константами.

при изобарном нагревании

Изобарный процесс происходит при постоянном давлении ($p = \text{const}$). Нагревание означает, что температура газа повышается. Следовательно, изменение температуры положительно: $\Delta T > 0$.

Поскольку $\Delta T > 0$, изменение внутренней энергии также будет положительным: $\Delta U > 0$.

Ответ: При изобарном нагревании внутренняя энергия данной массы газа увеличивается.

при изобарном охлаждении

Изобарный процесс происходит при постоянном давлении ($p = \text{const}$). Охлаждение означает, что температура газа понижается. Следовательно, изменение температуры отрицательно: $\Delta T < 0$.

Поскольку $\Delta T < 0$, изменение внутренней энергии также будет отрицательным: $\Delta U < 0$.

Ответ: При изобарном охлаждении внутренняя энергия данной массы газа уменьшается.