Номер 13, 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 13, страница 57.

Условие.

°13. Какой знак имеет работа газа: при изобарном нагревании; при изобарном охлаждении?

Решение 2.

Работа, совершаемая газом в изобарном процессе (при постоянном давлении), вычисляется по формуле $A = p \cdot \Delta V$, где $\text{p}$ – давление, а $\Delta V = V_2 - V_1$ – изменение объема газа от начального $V_1$ до конечного $V_2$. Давление $\text{p}$ всегда является положительной величиной, поэтому знак работы газа определяется знаком изменения его объема $\Delta V$.

при изобарном нагревании
В изобарном процессе ($p = \text{const}$) при нагревании температура газа $\text{T}$ повышается. Согласно закону Гей-Люссака, объем газа при постоянном давлении прямо пропорционален его абсолютной температуре ($V/T = \text{const}$). Поэтому при увеличении температуры объем газа также увеличивается. Газ расширяется, то есть его конечный объем становится больше начального ($V_2 > V_1$). Следовательно, изменение объема $\Delta V = V_2 - V_1$ положительно. Так как $p > 0$ и $\Delta V > 0$, работа газа $A = p \cdot \Delta V$ также положительна.
Ответ: работа газа имеет положительный знак.

при изобарном охлаждении
В изобарном процессе ($p = \text{const}$) при охлаждении температура газа $\text{T}$ понижается. Согласно закону Гей-Люссака ($V/T = \text{const}$), при уменьшении температуры объем газа также уменьшается. Газ сжимается, то есть его конечный объем становится меньше начального ($V_2 < V_1$). Следовательно, изменение объема $\Delta V = V_2 - V_1$ отрицательно. Так как $p > 0$ и $\Delta V < 0$, работа газа $A = p \cdot \Delta V$ отрицательна.
Ответ: работа газа имеет отрицательный знак.