Номер 3, страница 214, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

3. Пусть газ, находясь в адиабатной изоляции, совершает отрицательную работу. Что происходит при этом с его внутренней энергией?

3. Дано:

Процесс - адиабатный

Работа газа $A_{газа} < 0$

Найти:

Изменение внутренней энергии $\Delta U$

Решение:

Для решения этой задачи воспользуемся первым законом термодинамики. Он гласит, что изменение внутренней энергии системы ($\Delta U$) равно сумме количества теплоты, переданного системе ($\text{Q}$), и работы, совершенной внешними силами над системой ($A_{внеш}$). Математически это записывается как:

$\Delta U = Q + A_{внеш}$

Также этот закон можно выразить через работу, совершаемую самой системой (газом) $A_{газа}$. Так как работа внешних сил равна работе газа с обратным знаком ($A_{внеш} = -A_{газа}$), формула примет вид:

$\Delta U = Q - A_{газа}$

Согласно условию задачи, процесс адиабатный. Это означает, что система (газ) не обменивается теплотой с окружающей средой. Следовательно, количество теплоты $\text{Q}$ равно нулю:

$Q = 0$

Подставим это значение в первый закон термодинамики:

$\Delta U = 0 - A_{газа} \implies \Delta U = -A_{газа}$

В условии сказано, что газ совершает отрицательную работу, то есть $A_{газа} < 0$. Это означает, что внешние силы совершают над газом положительную работу (например, сжимая его).

Если $A_{газа}$ — отрицательная величина, то $-A_{газа}$ будет положительной величиной. Следовательно, изменение внутренней энергии $\Delta U$ будет положительным:

$\Delta U > 0$

Положительное изменение внутренней энергии означает, что она возрастает. Так как для идеального газа внутренняя энергия прямо пропорциональна его абсолютной температуре, можно также заключить, что температура газа увеличивается.

Ответ: Внутренняя энергия газа увеличивается.