Номер 5, страница 78 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 19. Внутренняя энергия. Вопросы для самопроверки - номер 5, страница 78.

Условие.

5. За счёт чего совершил работу воздух, находящийся в сосуде, в опыте, описанном в тексте параграфа? Какие изменения происходили с воздухом?

Решение.

За счёт чего совершил работу воздух, находящийся в сосуде, в опыте, описанном в тексте параграфа?

Воздух в сосуде совершил работу за счёт своей внутренней энергии. Опыт, который, по всей видимости, описывается в параграфе, демонстрирует адиабатное расширение. Это процесс, который происходит настолько быстро, что система (в данном случае, воздух) не успевает обменяться теплотой с окружающей средой.

Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты $\text{Q}$, переданное системе, расходуется на изменение её внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $\text{A}$ над внешними телами:

$Q = \Delta U + A$

В адиабатном процессе теплообмен с окружающей средой отсутствует, то есть $Q = 0$. В этом случае первый закон термодинамики принимает вид:

$0 = \Delta U + A$

Из этого соотношения следует, что работа совершается газом за счёт убыли его внутренней энергии:

$A = -\Delta U$

Это означает, что газ, расширяясь и совершая работу, охлаждается, так как его внутренняя энергия, которая прямо пропорциональна температуре, уменьшается.

Ответ: Работа была совершена за счёт уменьшения внутренней энергии воздуха.

Какие изменения происходили с воздухом?

В процессе адиабатного расширения с воздухом произошли следующие изменения:

1. Объём. Воздух расширялся, то есть его объём увеличивался.

2. Внутренняя энергия. Так как работа совершалась за счёт внутренней энергии, её значение уменьшалось.

3. Температура. Уменьшение внутренней энергии привело к понижению температуры воздуха. В реальном эксперименте это можно наблюдать по образованию тумана (конденсации водяных паров) внутри сосуда.

4. Давление. Вследствие расширения и охлаждения давление воздуха в сосуде уменьшилось.

Ответ: Объём воздуха увеличился, а его внутренняя энергия, температура и давление уменьшились.