Номер 2, страница 230 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 9. Основы термодинамики. Параграф 41. Внутренняя энергия термодинамической системы. Адиабатический процесс. Работа газа в термодинамике. Вопросы - номер 2, страница 230.

Условие.

2. Чем отличается адиабатический процесс от других изопроцессов?

Решение.

2. Основное отличие адиабатического процесса от изопроцессов (изотермического, изобарного, изохорного) заключается в том, какая физическая величина является постоянной в ходе процесса и как система взаимодействует с окружающей средой.

Изопроцессы — это термодинамические процессы, в которых один из основных макроскопических параметров состояния системы (давление, объем или температура) поддерживается неизменным. Как правило, для поддержания этого параметра постоянным необходим теплообмен с окружающей средой.
• Изотермический процесс: протекает при постоянной температуре ($T = const$). Согласно первому закону термодинамики, вся подводимая к идеальному газу теплота идет на совершение им работы ($Q = A$), так как внутренняя энергия не меняется ($\Delta U = 0$).
• Изобарный процесс: протекает при постоянном давлении ($P = const$). Подводимая теплота расходуется и на увеличение внутренней энергии, и на совершение работы газом ($Q = \Delta U + A$).
• Изохорный процесс: протекает при постоянном объеме ($V = const$). Газ не совершает работу ($A = 0$), поэтому вся подводимая теплота идет на увеличение его внутренней энергии ($Q = \Delta U$).

Адиабатический процесс — это процесс, который происходит в теплоизолированной системе, то есть без теплообмена с окружающей средой. Главное условие для этого процесса: количество теплоты $\text{Q}$, полученное или отданное системой, равно нулю: $Q = 0$.

В адиабатическом процессе, в отличие от изопроцессов, изменяются все три основных параметра состояния: давление $\text{P}$, объем $\text{V}$ и температура $\text{T}$. Связь между ними описывается уравнением Пуассона: $PV^\gamma = const$, где $\gamma$ — показатель адиабаты.

Согласно первому закону термодинамики для адиабатического процесса ($Q=0$), изменение внутренней энергии системы равно работе, совершенной над системой, или работе, совершенной системой, взятой с обратным знаком: $\Delta U = -A$.
• При адиабатном расширении газ совершает работу ($A>0$), его внутренняя энергия уменьшается ($\Delta U < 0$), и он охлаждается.
• При адиабатном сжатии над газом совершается работа ($A<0$), его внутренняя энергия увеличивается ($\Delta U > 0$), и он нагревается.

Ответ: Адиабатический процесс отличается от изопроцессов тем, что он протекает без теплообмена с окружающей средой ($Q=0$), в то время как в изопроцессах постоянным является один из макроскопических параметров состояния системы (температура, давление или объем), и теплообмен, как правило, присутствует. В ходе адиабатического процесса изменяются все три основных параметра состояния: давление, объем и температура.