Номер 804, страница 88 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Тепловые явления. 33. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах - номер 804, страница 88.

Решение.

Когда кран открывают, сжатый воздух, находящийся в сосуде под давлением, начинает быстро расширяться. Этот процесс происходит настолько быстро, что теплообмен с окружающей средой (стенками сосуда) практически отсутствует. Такой процесс, протекающий без теплообмена, называется адиабатическим.

Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии газа $\Delta U$ равно разности между количеством теплоты $\text{Q}$, полученным газом, и работой $\text{A}$, совершённой газом: $\Delta U = Q - A$.

Поскольку процесс адиабатический, количество теплоты $Q = 0$. Расширяясь, воздух в сосуде совершает работу $\text{A}$ против сил внешнего атмосферного давления. Таким образом, работа, совершаемая газом, положительна: $A > 0$.

Тогда первый закон термодинамики для этого процесса принимает вид: $\Delta U = 0 - A = -A$. Так как $A > 0$, то изменение внутренней энергии газа отрицательно, $\Delta U < 0$, то есть внутренняя энергия воздуха уменьшается.

Для идеального газа, которым с хорошей точностью можно считать воздух, внутренняя энергия прямо пропорциональна его абсолютной температуре. Следовательно, уменьшение внутренней энергии приводит к понижению температуры воздуха. Появление тумана — это следствие охлаждения воздуха: содержащийся в нем водяной пар конденсируется в мельчайшие капельки воды.

Ответ: Воздух охладился, потому что при быстром (адиабатическом) расширении он совершает работу против сил внешнего давления за счет своей внутренней энергии. Уменьшение внутренней энергии газа приводит к понижению его температуры.