Номер 3, страница 103 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

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

Условие.

3. Как запишется первый закон термодинамики, если ни газ, ни внешние силы не совершают работу?

Решение.

Решение

Первый закон термодинамики, также известный как закон сохранения энергии для термодинамических систем, устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы, количеством теплоты, переданной системе, и работой, совершенной системой или над ней. В общем виде он записывается как:

$Q = \Delta U + A_{газа}$

где $\text{Q}$ — количество теплоты, полученное системой от окружающей среды, $\Delta U$ — изменение внутренней энергии системы, а $A_{газа}$ — работа, совершенная самой системой (газом) над внешними телами.

Альтернативная форма записи, использующая работу внешних сил $A_{внешн}$, выглядит так:

$\Delta U = Q + A_{внешн}$

Здесь работы связаны соотношением $A_{газа} = -A_{внешн}$.

Согласно условию задачи, ни газ, ни внешние силы не совершают работу. Это означает, что $A_{газа} = 0$ и, соответственно, $A_{внешн} = 0$. Такая ситуация возникает, например, в изохорном процессе, где объем системы остается постоянным ($V = \text{const}$), и работа, связанная с изменением объема, равна нулю.

Подставим это условие ($A_{газа} = 0$) в первую формулу:

$Q = \Delta U + 0$

Отсюда получаем:

$Q = \Delta U$

Этот результат означает, что все количество теплоты, переданное системе, полностью идет на изменение ее внутренней энергии. Если система получает тепло ($Q > 0$), ее внутренняя энергия увеличивается на ту же величину. Если система отдает тепло ($Q < 0$), ее внутренняя энергия соответственно уменьшается.

Ответ: В условиях, когда ни газ, ни внешние силы не совершают работу ($A=0$), первый закон термодинамики принимает вид $Q = \Delta U$.