Номер 4, страница 280 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Молекулярная физика. 10. Термодинамика. Параграф 57. Первый закон термодинамики. Вопросы - номер 4, страница 280.

Условие.

4. Запишите первый закон термодинамики для изотермического процесса.

Решение.

4. Решение

Первый закон термодинамики в общем виде устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы $\Delta U$, количеством теплоты $Q$, переданным системе, и работой $A$, совершённой системой. Формула первого закона термодинамики выглядит следующим образом:

$Q = \Delta U + A$

Изотермический процесс — это термодинамический процесс, который происходит при постоянной температуре ($T = \text{const}$).

Для идеального газа внутренняя энергия $U$ является функцией только температуры. Изменение внутренней энергии $\Delta U$ можно рассчитать по формуле:

$\Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T$

где $i$ — число степеней свободы, $\nu$ — количество вещества газа, $R$ — универсальная газовая постоянная, $\Delta T$ — изменение температуры.

Поскольку в изотермическом процессе температура не меняется, её изменение равно нулю: $\Delta T = 0$. Следовательно, изменение внутренней энергии идеального газа в таком процессе также равно нулю:

$\Delta U = 0$

Подставим это значение в общую формулу первого закона термодинамики:

$Q = 0 + A$

В результате получаем формулировку первого закона термодинамики для изотермического процесса:

$Q = A$

Таким образом, в изотермическом процессе всё количество теплоты, подведённое к системе, полностью расходуется на совершение этой системой работы над внешними телами.

Ответ: Первый закон термодинамики для изотермического процесса записывается в виде $Q = A$, что означает: всё количество теплоты, переданное системе, идёт на совершение ею работы.