Номер 1, страница 259 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 7. Основы молекулярно-кинетической теории и термодинамики. Параграф 45. Термодинамическая система. Внутренняя энергия и способы её изменения. Упражнения - номер 1, страница 259.

Условие.

1. Газ, расширяясь, совершил работу 500 Дж. За время совершения газом работы теплообмен не осуществлялся. Определите изменение внутренней энергии газа.

Решение.

Дано:

Работа, совершенная газом, $A = 500$ Дж

Количество теплоты, $Q = 0$ Дж (так как процесс адиабатический)

Все данные приведены в системе СИ.

Найти:

Изменение внутренней энергии газа, $ΔU$

Решение:

Для определения изменения внутренней энергии газа воспользуемся первым законом термодинамики. Он гласит, что изменение внутренней энергии системы ($ΔU$) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($Q$), и работы, совершенной над системой внешними силами. В другой формулировке, количество теплоты, переданное системе ($Q$), идет на изменение ее внутренней энергии ($ΔU$) и на совершение системой работы ($A$) над внешними телами.

Математически это выражается формулой:

$Q = ΔU + A$

Выразим из этой формулы изменение внутренней энергии $ΔU$:

$ΔU = Q - A$

Согласно условию задачи, за время совершения газом работы теплообмен не осуществлялся. Это означает, что процесс является адиабатическим, и количество теплоты, переданное системе, равно нулю:

$Q = 0$ Дж

Работа, совершенная газом при расширении, составляет:

$A = 500$ Дж

Теперь подставим числовые значения в формулу для изменения внутренней энергии:

$ΔU = 0 - 500$

$ΔU = -500$ Дж

Отрицательное значение изменения внутренней энергии означает, что внутренняя энергия газа уменьшилась. Это логично, так как при адиабатическом расширении газ совершает работу за счет своей внутренней энергии, что приводит к его охлаждению.

Ответ: изменение внутренней энергии газа составляет -500 Дж.