Номер 1, страница 214, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Как изменится температура идеального газа в ходе адиабатного расширения?

1. Решение

Рассмотрим этот процесс с точки зрения первого закона термодинамики. Изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно количеству теплоты, переданному системе ($\text{Q}$), минус работа, совершённая системой над внешними телами ($A'$):

$\Delta U = Q - A'$

Адиабатный процесс — это процесс, который происходит без теплообмена с окружающей средой. Для такого процесса количество теплоты $\text{Q}$, полученное или отданное системой, равно нулю:

$Q = 0$

Следовательно, первый закон термодинамики для адиабатного процесса принимает вид:

$\Delta U = 0 - A' = -A'$

Это уравнение показывает, что изменение внутренней энергии газа равно совершённой им работе, взятой с противоположным знаком.

В условии задачи говорится о расширении газа. При расширении газ совершает положительную работу ($A' > 0$), так как его объём увеличивается, и он действует на окружающие тела (например, двигает поршень).

Так как $A' > 0$, то изменение внутренней энергии газа будет отрицательным:

$\Delta U = -A' < 0$

Внутренняя энергия идеального газа является функцией только его температуры ($\text{T}$). Для идеального газа изменение внутренней энергии прямо пропорционально изменению его температуры ($\Delta U \sim \Delta T$). Уменьшение внутренней энергии ($\Delta U < 0$) однозначно означает уменьшение температуры газа ($\Delta T < 0$).

Таким образом, при адиабатном расширении идеальный газ совершает работу за счёт уменьшения своей внутренней энергии, что приводит к его охлаждению.

Ответ: Температура идеального газа в ходе адиабатного расширения уменьшается.