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

Творите

Вам необходимо осуществить адиабатный процесс с газом, при котором теплообмен с окружающей средой ничтожно мал. Предложите два способа, которыми этого можно добиться.

Адиабатным называется процесс, который происходит с термодинамической системой (в данном случае, с газом) без теплообмена с окружающей средой. В идеальном адиабатном процессе количество теплоты, полученное или отданное системой, равно нулю ($Q=0$). На практике добиться идеальной теплоизоляции невозможно, поэтому говорят о процессах, где теплообмен ничтожно мал ($Q \approx 0$). Этого можно достичь двумя основными способами.

Способ 1. Использование теплоизолированной оболочки.

Чтобы свести к минимуму теплообмен, газ необходимо поместить в сосуд, стенки которого обладают очень низкой теплопроводностью. Такие сосуды с теплонепроницаемыми стенками называют адиабатной оболочкой. Классическим примером такого сосуда является сосуд Дьюара (или обычный бытовой термос). В нём между двойными стенками создан вакуум, который практически исключает передачу тепла за счет теплопроводности и конвекции. Внутренние поверхности стенок часто покрывают отражающим слоем (серебрят) для уменьшения теплообмена путем излучения. Если проводить процесс сжатия или расширения газа в таком хорошо изолированном сосуде, то теплообмен с окружающей средой будет минимальным, и процесс можно считать адиабатным.

Ответ: Поместить газ в сосуд с хорошей теплоизоляцией (например, в сосуд Дьюара) и производить процесс с газом внутри этого сосуда.

Способ 2. Быстрое проведение процесса.

Теплообмен — это процесс, требующий времени. Если процесс изменения состояния газа (например, сжатие или расширение) происходит очень быстро, то за это короткое время система просто не успевает обменяться значительным количеством теплоты с окружающей средой, даже если сосуд не является идеально теплоизолированным. Таким образом, очень быстрые процессы близки к адиабатным. Примерами могут служить:

- Распространение звуковых волн в воздухе (участки сжатия и разрежения сменяют друг друга так быстро, что теплообмен не успевает произойти).

- Резкое расширение газа при вылете из баллона высокого давления (например, углекислого газа из огнетушителя, что приводит к его сильному охлаждению и даже кристаллизации).

- Такты сжатия и расширения в двигателях внутреннего сгорания.

Ответ: Провести процесс сжатия или расширения газа настолько быстро, чтобы за время процесса теплообмен с окружающей средой был пренебрежимо мал.