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

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 27. Первый закон термодинамики. Вопросы для самопроверки - номер 2, страница 103.

Условие.

2. Может ли быть отрицательным значение изменения внутренней энергии?

Решение.

Решение

Да, значение изменения внутренней энергии может быть отрицательным.

Изменение внутренней энергии $ΔU$ — это разность между конечной ($U_2$) и начальной ($U_1$) внутренней энергией системы: $ΔU = U_2 - U_1$.

Если $ΔU < 0$, это означает, что конечная внутренняя энергия системы меньше её начальной энергии ($U_2 < U_1$). Поскольку внутренняя энергия термодинамической системы (особенно идеального газа) напрямую связана с её температурой, уменьшение внутренней энергии означает, что система охладилась.

Согласно первому закону термодинамики, изменение внутренней энергии системы равно разности между количеством теплоты $\text{Q}$, переданным системе, и работой $\text{A}$, совершённой системой над внешними телами:

$ΔU = Q - A$

Значение $ΔU$ будет отрицательным в следующих случаях:

1. Система отдает теплоту окружающей среде ($Q < 0$) и при этом не совершает работу ($A = 0$) или работа, совершаемая системой, меньше, чем отданное тепло. Пример: любой нагретый предмет, который остывает в более холодной среде (например, чашка горячего чая на столе). Его внутренняя энергия уменьшается, так как он отдает тепло в окружающее пространство.

2. Система совершает положительную работу над внешними телами ($A > 0$), не получая теплоты извне ($Q = 0$). Такой процесс называется адиабатным расширением. Работа совершается за счет уменьшения собственной внутренней энергии системы, что приводит к ее охлаждению. Пример: газ, быстро выходящий из баллона со сжатым воздухом, охлаждается.

Таким образом, отрицательное изменение внутренней энергии означает, что система потеряла энергию, либо отдав теплоту, либо совершив механическую работу.

Ответ: Да, может. Это происходит, когда внутренняя энергия системы уменьшается, что сопровождается понижением ее температуры. Такое возможно, если система отдает теплоту в окружающую среду или совершает работу за счет своей внутренней энергии.