Номер 8, страница 190 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

8. Совершается ли работа при изохорном нагревании газа? Передаётся ли при этом газу некоторое количество теплоты?

Совершается ли работа при изохорном нагревании газа?

Решение:

Работа $\text{A}$, совершаемая газом, определяется изменением его объема. В общем виде она вычисляется как интеграл $A = \int p \, dV$, где $\text{p}$ — давление, а $\text{dV}$ — элементарное изменение объема. Работа совершается только тогда, когда объем системы изменяется ($\Delta V \neq 0$).
Изохорный процесс (от греч. «изос» — равный и «хорос» — объём) — это термодинамический процесс, который происходит при постоянном объеме ($V = \text{const}$).
Так как в изохорном процессе объем газа не изменяется, изменение объема $\Delta V = 0$. Следовательно, работа, совершаемая газом, равна нулю.
$A = 0$

Ответ: Нет, при изохорном нагревании газа работа не совершается, так как его объем остается постоянным.

Передаётся ли при этом газу некоторое количество теплоты?

Решение:

Для ответа на этот вопрос воспользуемся первым законом термодинамики, который устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы $\Delta U$, количеством теплоты $\text{Q}$, переданным системе, и работой $\text{A}$, совершенной системой:
$Q = \Delta U + A$
Как было показано выше, для изохорного процесса работа $A = 0$. Таким образом, первый закон термодинамики для этого случая упрощается до:
$Q = \Delta U$
Это равенство означает, что вся теплота, подведенная к газу, идет на изменение его внутренней энергии.
В условии задачи говорится о «нагревании» газа. Нагревание — это процесс повышения температуры, следовательно, изменение температуры $\Delta T > 0$. Внутренняя энергия идеального газа является функцией только его температуры (для данного количества вещества). При повышении температуры внутренняя энергия газа увеличивается, то есть $\Delta U > 0$.
Поскольку $\Delta U > 0$ и $Q = \Delta U$, то и количество теплоты $\text{Q}$ также должно быть положительным ($Q > 0$). Положительное значение $\text{Q}$ по соглашению означает, что теплота передается системе (газу) извне.

Ответ: Да, при изохорном нагревании газу передаётся некоторое количество теплоты, которое полностью расходуется на увеличение его внутренней энергии.