Номер 4, 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 4, страница 57.

Условие.

°4. Изменяется ли внутренняя энергия данной массы газа в изотермическом процессе?

Решение 2.

Решение

Внутренняя энергия идеального газа ($\text{U}$) — это сумма кинетических энергий хаотического теплового движения его молекул. Для данной массы газа внутренняя энергия является функцией только его абсолютной температуры ($\text{T}$).

Формула для внутренней энергии идеального газа выглядит следующим образом:

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

где $\text{i}$ — число степеней свободы молекул газа (которое постоянно для конкретного газа), $\text{m}$ — масса газа (постоянна по условию), $\text{M}$ — молярная масса газа (также постоянна), $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, а $\text{T}$ — абсолютная температура.

Из формулы видно, что для данной массы ($m = \text{const}$) конкретного газа ($M = \text{const}$, $i = \text{const}$) внутренняя энергия $\text{U}$ прямо пропорциональна абсолютной температуре $\text{T}$.

Изотермический процесс — это термодинамический процесс, который происходит при постоянной температуре ($T = \text{const}$).

Следовательно, если температура газа в процессе не меняется, то и его внутренняя энергия также остается постоянной. Изменение внутренней энергии $\Delta U$ в изотермическом процессе равно нулю, так как изменение температуры $\Delta T = 0$.

Ответ: Нет, внутренняя энергия данной массы идеального газа в изотермическом процессе не изменяется, поскольку она зависит только от температуры, а температура в этом процессе остается постоянной.