Номер 2, страница 159 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 5. Законы термодинамики. Параграф 5.5. Первый закон термодинамики - номер 2, страница 159.

Условие.

2. Возможно ли процесс, в котором сообщение системе некоторого количества теплоты не приводит к повышению её температуры?

Решение.

Да, такой процесс возможен. Существует несколько физических явлений, при которых сообщение системе тепла не приводит к увеличению ее температуры.

Основными примерами являются процессы фазового перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое, такие как плавление, кипение или сублимация. Когда вещество достигает температуры фазового перехода (например, 0 °C для плавления льда или 100 °C для кипения воды при нормальном атмосферном давлении), вся подводимая к нему тепловая энергия идет не на увеличение средней кинетической энергии его молекул (которая определяет температуру), а на разрыв связей между ними. То есть, увеличивается потенциальная энергия взаимодействия молекул. В течение всего процесса фазового перехода температура системы остается постоянной до тех пор, пока всё вещество не перейдет в новое агрегатное состояние. Количество теплоты, поглощаемое при этом, называется теплотой фазового перехода и рассчитывается, например, по формуле $Q = Lm$ для парообразования или $Q = \lambda m$ для плавления, где $\text{L}$ и $\lambda$ – удельные теплоты парообразования и плавления.

Другим примером является изотермическое расширение идеального газа. Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты $\text{Q}$, сообщенное системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $\text{A}$: $Q = \Delta U + A$. Для идеального газа внутренняя энергия является функцией только температуры. В изотермическом процессе температура поддерживается постоянной ($T = \text{const}$), поэтому изменение внутренней энергии равно нулю ($\Delta U = 0$). В таком случае всё подведенное количество теплоты идет на совершение газом работы при расширении: $Q = A$. Таким образом, газу сообщается тепло, но его температура не повышается.

Ответ: Да, такой процесс возможен. Примерами могут служить фазовые переходы (например, кипение воды или плавление льда) и изотермическое расширение идеального газа, при котором вся подводимая теплота превращается в работу.