Номер 4, 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 4, страница 230.

Условие.

4. Что представляет собой график изобарного процесса в координатах $p, V$? Чему равна работа идеального газа при изобарном расширении?

Решение.

Решение

Что представляет собой график изобарного процесса в координатах p, V?
Изобарный процесс — это термодинамический процесс, который протекает при постоянном давлении ($p = \text{const}$). В системе координат $p, V$, где по оси ординат откладывается давление $\text{p}$, а по оси абсцисс — объём $\text{V}$, график такого процесса представляет собой прямую линию. Поскольку давление $\text{p}$ остаётся неизменным на протяжении всего процесса, а объём $\text{V}$ изменяется, эта линия будет параллельна оси объёмов (оси V).
Ответ: График изобарного процесса в координатах $p, V$ представляет собой прямую линию, параллельную оси объёмов $\text{V}$.

Чему равна работа идеального газа при изобарном расширении?
Работа, совершаемая газом при изменении его объёма, в общем виде определяется по формуле:
$A = \int_{V_1}^{V_2} p \, dV$
В изобарном процессе давление $\text{p}$ является постоянной величиной ($p = \text{const}$). Поэтому его можно вынести за знак интеграла:
$A = p \int_{V_1}^{V_2} dV = p (V_2 - V_1)$
Таким образом, работа газа $\text{A}$ равна произведению постоянного давления $\text{p}$ на изменение объёма $\Delta V = V_2 - V_1$, где $V_1$ и $V_2$ — начальный и конечный объёмы газа соответственно.
При изобарном расширении объём газа увеличивается ($V_2 > V_1$), поэтому изменение объёма $\Delta V$ положительно, и работа, совершаемая газом, также положительна ($A > 0$). В координатах $p, V$ работа численно равна площади прямоугольника, ограниченного графиком процесса, осью $\text{V}$ и перпендикулярами к оси $\text{V}$, проведёнными через точки $V_1$ и $V_2$.
Ответ: Работа идеального газа при изобарном расширении равна произведению давления газа на изменение его объёма: $A = p(V_2 - V_1) = p \Delta V$.