Номер 2, страница 264 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Образцы заданий ЕГЭ. Параграф 79. Внутренняя энергия. Глава 13. Основы термодинамики - номер 2, страница 264.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Внутренняя энергия идеального газа постоянной массы является функцией его абсолютной температуры и не зависит от других макроскопических параметров, таких как объем или давление. Формула для внутренней энергии идеального газа:

$U = \frac{i}{2} \nu R T = \frac{i}{2} \frac{m}{M} R T$

где:

$U$ – внутренняя энергия,

$i$ – число степеней свободы молекул газа (постоянная величина для конкретного газа),

$\nu$ – количество вещества,

$m$ – масса газа (по условию задачи постоянна),

$M$ – молярная масса газа (постоянная величина для конкретного газа),

$R$ – универсальная газовая постоянная,

$T$ – абсолютная температура.

Из формулы следует, что все величины, кроме температуры $T$, являются постоянными для данного количества газа. Следовательно, изменение внутренней энергии $\Delta U$ прямо пропорционально изменению температуры $\Delta T$. Внутренняя энергия НЕ изменяется ($\Delta U = 0$) только в том случае, если температура газа остается постоянной ($\Delta T = 0$).

Рассмотрим предложенные тепловые процессы:

1) в изобарном

Изобарный процесс — это процесс, протекающий при постоянном давлении ($p = \text{const}$). При подводе или отводе тепла температура газа изменяется (согласно закону Гей-Люссака, $V/T = \text{const}$). Следовательно, внутренняя энергия изменяется.

2) в изохорном

Изохорный процесс — это процесс, протекающий при постоянном объеме ($V = \text{const}$). При подводе или отводе тепла температура газа изменяется (согласно закону Шарля, $p/T = \text{const}$). Следовательно, внутренняя энергия изменяется.

3) в адиабатном

Адиабатный процесс — это процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой ($Q = 0$). Согласно первому закону термодинамики, $\Delta U = Q - A$, где $A$ — работа, совершаемая газом. В адиабатном процессе $\Delta U = -A$. При расширении газ совершает работу ($A > 0$), и его внутренняя энергия уменьшается ($\Delta U < 0$), что приводит к понижению температуры. При сжатии работа совершается над газом ($A < 0$), и его внутренняя энергия увеличивается ($\Delta U > 0$), что приводит к повышению температуры. Следовательно, внутренняя энергия изменяется.

4) в изотермическом

Изотермический процесс — это процесс, по определению протекающий при постоянной температуре ($T = \text{const}$). Поскольку внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, в изотермическом процессе она не изменяется ($\Delta U = 0$).

Ответ: 4) в изотермическом.