Номер 14, 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 14, страница 57.

Условие.

°14. Получает или отдает газ некоторое количество теплоты: при изобарном нагревании; при изобарном охлаждении?

Решение 2.

Решение

Для ответа на этот вопрос воспользуемся первым законом термодинамики. Он гласит, что количество теплоты $\text{Q}$, переданное системе (газу), идет на изменение ее внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $\text{A}$ над внешними телами:

$Q = \Delta U + A$

Если газ получает теплоту, то $Q > 0$. Если газ отдает теплоту, то $Q < 0$.

при изобарном нагревании

Изобарный процесс происходит при постоянном давлении ($p = const$). Нагревание означает, что температура газа увеличивается ($\Delta T > 0$).

1. Изменение внутренней энергии идеального газа прямо пропорционально изменению его температуры ($\Delta U \sim \Delta T$). Так как газ нагревается ($\Delta T > 0$), его внутренняя энергия увеличивается ($\Delta U > 0$).

2. Согласно закону Гей-Люссака, при изобарном нагревании объем газа увеличивается ($\Delta V > 0$). Следовательно, газ совершает положительную работу $A = p\Delta V > 0$.

3. Так как и изменение внутренней энергии, и работа, совершаемая газом, положительны, то и количество теплоты $\text{Q}$ будет положительным: $Q = \Delta U + A > 0$. Это означает, что газ получает теплоту.

Ответ: при изобарном нагревании газ получает некоторое количество теплоты.

при изобарном охлаждении

Изобарный процесс происходит при постоянном давлении ($p = const$). Охлаждение означает, что температура газа уменьшается ($\Delta T < 0$).

1. Так как газ охлаждается ($\Delta T < 0$), его внутренняя энергия уменьшается ($\Delta U < 0$).

2. Согласно закону Гей-Люссака, при изобарном охлаждении объем газа уменьшается ($\Delta V < 0$). Работа, совершаемая газом, в этом случае отрицательна: $A = p\Delta V < 0$ (это значит, что внешние силы совершают работу над газом).

3. Так как и изменение внутренней энергии, и работа, совершаемая газом, отрицательны, то и количество теплоты $\text{Q}$ будет отрицательным: $Q = \Delta U + A < 0$. Это означает, что газ отдает теплоту.

Ответ: при изобарном охлаждении газ отдает некоторое количество теплоты.