Номер 2, страница 135 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 4. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Параграф 4.8. Внутренняя энергия идеального газа - номер 2, страница 135.

Условие.

2. Поясните смысл фразы: «Внутренняя энергия — функция состояния».

Решение.

Решение

Фраза «Внутренняя энергия — функция состояния» означает, что значение внутренней энергии термодинамической системы однозначно определяется её текущим состоянием и не зависит от того, каким образом (посредством какого процесса) система пришла в это состояние.

Состояние термодинамической системы описывается набором макроскопических параметров, таких как температура ($\text{T}$), давление ($\text{P}$) и объем ($\text{V}$). Внутренняя энергия ($\text{U}$) является функцией этих параметров.

Например, для идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры (и количества вещества, которое для замкнутой системы постоянно). Для одноатомного идеального газа она выражается формулой:

$U = \frac{3}{2}\nu RT$

где $\nu$ — количество вещества, $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная, $\text{T}$ — абсолютная температура.

Это значит, что если система переходит из начального состояния 1 (с параметрами $P_1, V_1, T_1$) в конечное состояние 2 (с параметрами $P_2, V_2, T_2$), то изменение её внутренней энергии $\Delta U = U_2 - U_1$ будет всегда одинаковым, независимо от пути перехода. В то же время, работа ($\text{A}$), совершенная системой, и количество теплоты ($\text{Q}$), переданное ей, зависят от конкретного процесса перехода и не являются функциями состояния.

Ответ: Утверждение, что внутренняя энергия является функцией состояния, означает, что ее значение для системы определяется только текущими макроскопическими параметрами (температурой, давлением, объемом), а не предысторией системы, то есть не тем, каким путем система перешла в это состояние.