Номер 1, страница 215, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Анализируйте

Чему равно значение теплоемкости газа при адиабатном процессе?

Решение

По определению, теплоемкость вещества $\text{C}$ — это физическая величина, численно равная количеству теплоты $\text{Q}$, которое необходимо сообщить телу для того, чтобы его температура изменилась на единицу ($\Delta T$).

Формула для расчета теплоемкости имеет вид:

$C = \frac{Q}{\Delta T}$

Адиабатным процессом в термодинамике называют процесс, который происходит в системе без теплообмена с окружающей средой. Из этого определения следует, что для адиабатного процесса количество подведенной или отведенной теплоты $\text{Q}$ равно нулю.

$Q = 0$

Важно понимать, что хотя теплообмен отсутствует, температура газа в адиабатном процессе может изменяться. Это происходит из-за совершения работы. Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $\text{A}$ над внешними телами: $Q = \Delta U + A$.

Для адиабатного процесса ($Q=0$), первый закон термодинамики принимает вид: $A = -\Delta U$.

Изменение внутренней энергии идеального газа прямо пропорционально изменению его температуры ($\Delta U \sim \Delta T$). Следовательно, когда газ совершает работу (при расширении, $A > 0$), его внутренняя энергия уменьшается ($\Delta U < 0$), что приводит к понижению температуры ($\Delta T < 0$). И наоборот, при сжатии газа работа совершается над ним ($A < 0$), его внутренняя энергия увеличивается ($\Delta U > 0$), и температура растет ($\Delta T > 0$).

Таким образом, в адиабатном процессе, за исключением тривиального случая, когда ничего не происходит, изменение температуры $\Delta T$ не равно нулю.

Теперь подставим условие адиабатного процесса ($Q=0$) в исходную формулу для теплоемкости:

$C = \frac{0}{\Delta T}$

Поскольку знаменатель $\Delta T$ не равен нулю, а числитель равен нулю, то значение всей дроби равно нулю.

$C = 0$

Ответ: Значение теплоемкости газа при адиабатном процессе равно нулю.