Номер 1, страница 239 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Молекулярная физика. Глава 9. Основы термодинамики. Параграф 43. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Вопросы - номер 1, страница 239.

Условие.

1. Как записывается первый закон термодинамики:

а) для изохорного процесса;

б) изобарного процесса;

в) изотермического процесса?

Решение.

Первый закон термодинамики устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы $\Delta U$, количеством теплоты $\text{Q}$, сообщенным системе, и работой $\text{A}$, совершенной системой. В общем виде он записывается как:

$Q = \Delta U + A$

Рассмотрим применение этого закона к различным изопроцессам.

а) для изохорного процесса

Изохорный процесс – это процесс, протекающий при постоянном объеме ($V = \text{const}$). Поскольку объем системы не изменяется ($\Delta V = 0$), работа, совершаемая системой, равна нулю: $A = p \Delta V = 0$.

Следовательно, первый закон термодинамики для изохорного процесса принимает вид:

$Q = \Delta U$

Это означает, что вся теплота, сообщенная системе, идет на увеличение ее внутренней энергии.

Ответ: $Q = \Delta U$.

б) для изобарного процесса

Изобарный процесс – это процесс, протекающий при постоянном давлении ($p = \text{const}$). В этом случае система может совершать работу за счет изменения объема, и эта работа выражается формулой $A = p \Delta V$.

Первый закон термодинамики для изобарного процесса записывается в общем виде:

$Q = \Delta U + A$

Таким образом, сообщенная системе теплота расходуется как на изменение внутренней энергии, так и на совершение работы.

Ответ: $Q = \Delta U + A$.

в) для изотермического процесса

Изотермический процесс – это процесс, протекающий при постоянной температуре ($T = \text{const}$). Внутренняя энергия идеального газа является функцией только температуры. Так как температура в ходе процесса не изменяется ($\Delta T = 0$), то и изменение внутренней энергии равно нулю: $\Delta U = 0$.

Тогда первый закон термодинамики для изотермического процесса принимает вид:

$Q = A$

Это означает, что вся теплота, сообщенная системе, полностью расходуется на совершение ею работы.

Ответ: $Q = A$.