Номер 2, страница 103 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 27. Первый закон термодинамики. Задание 26 - номер 2, страница 103.

Условие.

2. Можно ли передать газу некоторое количество теплоты, не вызывая при этом повышения его температуры?

Решение.

2. Да, можно передать газу некоторое количество теплоты, не вызывая при этом повышения его температуры. Такой процесс возможен, и в термодинамике он называется изотермическим расширением.

Чтобы понять, как это происходит, обратимся к первому закону термодинамики. Он гласит, что количество теплоты $\text{Q}$, переданное системе (газу), идет на изменение её внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение системой работы $\text{A}$ над внешними телами:

$Q = \Delta U + A$

Внутренняя энергия идеального газа является функцией только его температуры. Изменение внутренней энергии $\Delta U$ прямо пропорционально изменению абсолютной температуры $\Delta T$. Для одноатомного идеального газа, например, эта зависимость выражается формулой:

$\Delta U = \frac{3}{2} \nu R \Delta T$

где $\nu$ — количество вещества, а $\text{R}$ — универсальная газовая постоянная.

По условию вопроса, температура газа не повышается, то есть её изменение равно нулю: $\Delta T = 0$. В этом случае изменение внутренней энергии газа также будет равно нулю: $\Delta U = 0$.

Подставим это значение в уравнение первого закона термодинамики:

$Q = 0 + A$

Следовательно, $Q = A$.

Это уравнение показывает, что если газу передавать теплоту ($Q > 0$), и при этом газ будет совершать работу ($A > 0$), равную по величине полученной теплоте, то его внутренняя энергия, а значит и температура, останутся неизменными. Физически это означает, что газ расширяется (например, двигает поршень в цилиндре), совершая работу, и вся энергия, которую он получает извне в виде тепла, тут же тратится на совершение этой работы.

Ответ: Да, можно. Это происходит в ходе изотермического процесса (процесса с постоянной температурой), когда вся подводимая к газу теплота полностью расходуется на совершение газом механической работы (например, при расширении).