Номер 2, страница 283 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 58. Адиабатный процесс. 10. Термодинамика. Молекулярная физика - номер 2, страница 283.

Условие.

2. За счёт какой энергии совершается работа при адиабатном расширении газа?

Решение.

2. Решение

Адиабатный процесс – это термодинамический процесс, происходящий в системе без теплообмена с окружающей средой. Это означает, что количество теплоты, полученное или отданное системой, равно нулю: $Q = 0$.

Для анализа этого процесса воспользуемся первым началом термодинамики, которое гласит, что изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($Q$), и работы, совершённой внешними силами над системой. В форме, где $A$ – работа, совершаемая самой системой, закон выглядит так:

$\Delta U = Q - A$

Поскольку в адиабатном процессе теплообмен отсутствует ($Q = 0$), первый закон термодинамики упрощается:

$\Delta U = -A$ или $A = -\Delta U$

При расширении газ совершает положительную работу ($A > 0$) над окружающими телами (например, двигает поршень). Из уравнения $A = -\Delta U$ следует, что если работа $A$ положительна, то изменение внутренней энергии $\Delta U$ должно быть отрицательным ($\Delta U < 0$).

Отрицательное изменение внутренней энергии означает, что внутренняя энергия газа уменьшается. Внутренняя энергия идеального газа является функцией его температуры и представляет собой суммарную кинетическую энергию хаотического движения его молекул. Следовательно, уменьшение внутренней энергии приводит к понижению температуры газа.

Таким образом, при адиабатном расширении газ совершает работу не за счёт подвода тепла извне, а исключительно за счёт расходования своей собственной внутренней энергии, что и вызывает его охлаждение.

Ответ: Работа при адиабатном расширении газа совершается за счёт уменьшения его внутренней энергии.