Номер 1, страница 283 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Молекулярная физика. 10. Термодинамика. Параграф 58. Адиабатный процесс. Задачи - номер 1, страница 283.

Условие.

1. При адиабатном расширении воздуха была совершена работа 500 Дж. Чему равно изменение внутренней энергии воздуха?

Решение.

1. Дано:

Процесс - адиабатный
Работа, совершенная газом, $A = 500$ Дж

Найти:

Изменение внутренней энергии, $\Delta U$ - ?

Решение:

Для решения задачи воспользуемся первым законом термодинамики, который связывает изменение внутренней энергии системы $\Delta U$, количество теплоты $Q$, переданное системе, и работу $A$, совершенную системой над внешними телами.

Формула первого закона термодинамики выглядит так:
$Q = \Delta U + A$

По условию задачи, расширение воздуха является адиабатным. Адиабатный процесс — это термодинамический процесс, при котором система не обменивается теплотой с окружающей средой. Следовательно, количество теплоты $Q$ равно нулю.
$Q = 0$

Подставим это значение в уравнение первого закона термодинамики:
$0 = \Delta U + A$

Из этого соотношения мы можем выразить изменение внутренней энергии $\Delta U$:
$\Delta U = -A$

Так как при адиабатном расширении воздух совершил работу $A = 500$ Дж, то изменение его внутренней энергии составит:
$\Delta U = -500$ Дж

Отрицательное значение означает, что внутренняя энергия воздуха уменьшилась. Это логично, так как при отсутствии теплообмена с окружающей средой работа совершается за счет уменьшения собственной внутренней энергии газа, что приводит к его охлаждению.

Ответ: изменение внутренней энергии воздуха равно -500 Дж.