Номер 1, страница 24, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Основы термодинамики. Параграф 10. Изменение внутренней энергии в общем случае. Закон сохранения энергии при тепловых процессах - номер 1, страница 24.

Условие.

1. Определите, увеличивается, уменьшается или не изменяется внутренняя энергия термодинамической системы в следующих случаях.

а) Ей передают теплоту, не совершая работу.

Внутренняя энергия ________.

б) Ей передают теплоту и совершают над ней положительную работу.

Внутренняя энергия ________.

в) Термодинамическая система передаёт теплоту окружающей среде, а совершаемая над системой работа равна нулю.

Внутренняя энергия ________.

г) Термодинамическая система передаёт теплоту окружающей среде и совершает положительную работу.

Внутренняя энергия ________.

Решение.

Решение

Для определения изменения внутренней энергии термодинамической системы воспользуемся первым законом термодинамики. Он связывает изменение внутренней энергии системы ($ΔU$) с количеством теплоты ($\text{Q}$), переданным системе, и работой ($A'$), совершённой над системой внешними силами: $ΔU = Q + A'$.
При этом приняты следующие правила знаков: если система получает теплоту, то $Q > 0$, а если отдаёт — $Q < 0$. Если над системой совершают работу, то $A' > 0$, а если система сама совершает работу, то работа внешних сил над ней отрицательна, $A' < 0$. Соответственно, если $ΔU > 0$, внутренняя энергия увеличивается, а если $ΔU < 0$ — уменьшается.

а) Ей передают теплоту, не совершая работу.
Системе передают теплоту, следовательно, $Q > 0$. Работа не совершается, значит $A' = 0$. Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии $ΔU = Q + A' = Q + 0 = Q$. Так как $Q > 0$, то и $ΔU > 0$. Внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: увеличивается.

б) Ей передают теплоту и совершают над ней положительную работу.
Системе передают теплоту, значит $Q > 0$. Над системой совершают положительную работу, значит $A' > 0$. Изменение внутренней энергии определяется как $ΔU = Q + A'$. Поскольку оба слагаемых положительны ($Q > 0$ и $A' > 0$), их сумма $ΔU$ также будет положительной. Внутренняя энергия увеличивается.

Ответ: увеличивается.

в) Термодинамическая система передаёт теплоту окружающей среде, а совершаемая над системой работа равна нулю.
Система передаёт теплоту окружающей среде, следовательно, $Q < 0$. Работа, совершаемая над системой, равна нулю, т.е. $A' = 0$. Изменение внутренней энергии $ΔU = Q + A' = Q + 0 = Q$. Так как $Q < 0$, то и $ΔU < 0$. Внутренняя энергия уменьшается.

Ответ: уменьшается.

г) Термодинамическая система передаёт теплоту окружающей среде и совершает положительную работу.
Система передаёт теплоту, значит $Q < 0$. Система совершает положительную работу, это означает, что работа внешних сил над системой отрицательна, $A' < 0$. Изменение внутренней энергии $ΔU = Q + A'$. Так как оба слагаемых отрицательны ($Q < 0$ и $A' < 0$), их сумма $ΔU$ также будет отрицательной. Внутренняя энергия уменьшается.

Ответ: уменьшается.