Номер 7, страница 91 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

7. Как графически выражается работа, совершаемая газом против внешних сил при изобарном расширении? Сжатии?

7. В термодинамике работа, совершаемая газом, графически представляется на диаграмме в координатах давление-объем (p, V). Она численно равна площади фигуры, ограниченной графиком процесса, осью абсцисс (осью объема V) и перпендикулярами, опущенными из начальной и конечной точек процесса на ось абсцисс.

Изобарное расширение:

При изобарном процессе давление постоянно ($p = \text{const}$), поэтому на (p, V)-диаграмме этот процесс изображается прямой линией, параллельной оси объемов. При расширении объем газа увеличивается от $V_1$ до $V_2$ ($V_2 > V_1$). Графически работа газа — это площадь прямоугольника под этой линией. Высота этого прямоугольника равна давлению $p$, а ширина — изменению объема $\Delta V = V_2 - V_1$. Таким образом, работа $A = p \cdot (V_2 - V_1)$, что соответствует площади этого прямоугольника. При расширении работа газа положительна.

Изобарное сжатие:

При изобарном сжатии объем газа уменьшается от $V_1$ до $V_2$ ($V_2 < V_1$). Процесс на (p, V)-диаграмме также изображается горизонтальной линией, но направленной в сторону уменьшения объема. Работа, совершаемая газом, по-прежнему численно равна площади прямоугольника под графиком процесса, но так как объем уменьшается ($\Delta V = V_2 - V_1 < 0$), работа газа является отрицательной: $A = p \Delta V < 0$. Работа, совершаемая внешними силами над газом, будет положительной и равной по модулю работе газа.

Ответ: Графически работа, совершаемая газом при изобарном процессе, численно равна площади прямоугольника на диаграмме (p, V), ограниченного графиком процесса (горизонтальной линией $p = \text{const}$), осью объема и ординатами, соответствующими начальному и конечному объемам. При расширении работа положительна. При сжатии работа газа отрицательна и по модулю равна площади того же прямоугольника.