Номер 1, страница 282 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 58. Адиабатный процесс. 10. Термодинамика. Молекулярная физика - номер 1, страница 282.

Условие.

1. Какой процесс называют адиабатным? Сформулируйте первый закон термодинамики для адиабатного процесса.

Решение.

Решение

Какой процесс называют адиабатным?

Адиабатным (или адиабатическим) процессом называют термодинамический процесс, который происходит в системе без теплообмена с окружающей средой. Это означает, что система теплоизолирована, то есть не получает и не отдает теплоту. Математически это условие выражается как $Q = 0$, где $Q$ – количество теплоты.

Такой процесс можно осуществить на практике двумя основными способами:

1. Поместив систему в теплоизолированную оболочку (например, в сосуд Дьюара), которая препятствует теплообмену с внешней средой.

2. Проводя процесс настолько быстро, чтобы за время его протекания система не успела обменяться значимым количеством теплоты с окружающей средой. Примерами могут служить быстрое расширение газа при вылете из баллона или процесс сжатия горючей смеси в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания.

Сформулируйте первый закон термодинамики для адиабатного процесса.

Первый закон термодинамики является выражением закона сохранения энергии для термодинамических систем. В общем виде он гласит, что количество теплоты $Q$, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $A$ над внешними телами. Математическая запись общего вида первого закона термодинамики:

$Q = \Delta U + A$

Для адиабатного процесса, как было определено выше, теплообмен с окружающей средой отсутствует, то есть $Q = 0$. Подставим это условие в уравнение первого закона термодинамики:

$0 = \Delta U + A$

Из этого уравнения следует, что:

$A = -\Delta U$

Это и есть формулировка первого закона термодинамики для адиабатного процесса. Смысл этого уравнения заключается в следующем: работа, совершаемая системой в адиабатном процессе, может происходить только за счет убыли ее внутренней энергии.

Например:

• При адиабатном расширении газ совершает положительную работу ($A > 0$), его внутренняя энергия уменьшается ($\Delta U < 0$), что сопровождается понижением температуры газа.
• При адиабатном сжатии над газом совершается работа внешними силами ($A < 0$), его внутренняя энергия увеличивается ($\Delta U > 0$), что приводит к нагреванию газа.

Ответ: Адиабатный процесс – это процесс, который происходит в термодинамической системе без теплообмена с окружающей средой ($Q=0$). Первый закон термодинамики для адиабатного процесса формулируется так: работа, совершаемая системой, равна изменению ее внутренней энергии, взятому с противоположным знаком. Математически это выражается формулой $A = -\Delta U$.