Номер 3, страница 25 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Параграф 6. Внутренняя энергия. Работа и изменение внутренней энергии. Задания и упражнения - номер 3, страница 25.

Условие.

3. Термодинамическая система совершает работу против внешних сил (см. рис. 20). Как при этом изменяется внутренняя энергия системы (увеличивается или уменьшается)?

Рис. 20

Решение.

Решение

Для ответа на данный вопрос необходимо использовать первый закон термодинамики. Он устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы $\Delta U$, количеством теплоты $\text{Q}$, полученным системой, и работой $A'$, совершённой системой против внешних сил.

Формула первого закона термодинамики выглядит следующим образом:
$\Delta U = Q - A'$

На рисунке 20 изображена установка, в которой при откачке воздуха из-под колокола давление падает. Это приводит к интенсивному испарению жидкости в пробирке. Образующийся пар расширяется, совершая работу. Этот процесс происходит быстро, и можно считать, что система не успевает обменяться теплотой с окружающей средой. Такой процесс называется адиабатическим, и для него количество теплоты $Q = 0$.

По условию задачи, система совершает работу против внешних сил, а это значит, что работа, совершаемая системой, $A'$ — положительная величина ($A' > 0$).

Подставим эти условия ($Q = 0$ и $A' > 0$) в уравнение первого закона термодинамики:
$\Delta U = 0 - A' = -A'$

Так как работа $A'$ положительна, то изменение внутренней энергии $\Delta U$ будет отрицательным ($\Delta U < 0$). Это означает, что внутренняя энергия системы уменьшается. Снижение внутренней энергии макроскопически проявляется в понижении температуры системы (в опыте на рисунке жидкость в пробирке охлаждается).

Ответ: Внутренняя энергия системы уменьшается.