Номер 5, 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 5, страница 57.

Условие.

°5. Запишите первый закон термодинамики для изотермического процесса.

Решение 2.

Решение

Первый закон термодинамики в общем виде устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы $\Delta U$, работой $\text{A}$, совершенной системой, и количеством теплоты $\text{Q}$, переданным системе:

$Q = \Delta U + A$

Изотермическим процессом называется процесс, который происходит при постоянной температуре ($T = \text{const}$).

Для идеального газа внутренняя энергия $\text{U}$ является функцией только температуры. Изменение внутренней энергии идеального газа определяется формулой:

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

где $\text{i}$ — число степеней свободы молекул газа, $\nu$ — количество вещества, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, $\Delta T$ — изменение температуры.

Поскольку в изотермическом процессе температура постоянна, её изменение равно нулю:

$\Delta T = 0$

Следовательно, изменение внутренней энергии идеального газа в изотермическом процессе также равно нулю:

$\Delta U = 0$

Подставляя это условие в общую формулу первого закона термодинамики, получаем его вид для изотермического процесса:

$Q = 0 + A$

$Q = A$

Это означает, что в изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты идет на совершение им работы. Если газ совершает положительную работу (расширяется), то ему необходимо сообщить тепло. Если над газом совершают работу (сжимают), то он отдает тепло в окружающую среду для сохранения постоянной температуры.

Ответ: Для изотермического процесса первый закон термодинамики имеет вид $Q = A$.