Номер 4, страница 103 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Тепловые явления. Параграф 27. Первый закон термодинамики. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 103.

Условие.

4. Как запишется первый закон термодинамики, если система не участвует в теплообмене (система теплоизолированная)?

Решение.

Первый закон термодинамики в общем виде гласит, что количество теплоты ($\text{Q}$), переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($\text{A}$) над внешними телами. Математически это выражается формулой:

$Q = \Delta U + A$

В условии задачи указано, что система не участвует в теплообмене с окружающей средой, то есть является теплоизолированной. Такой процесс в термодинамике называется адиабатным.

Для адиабатного процесса отсутствует передача теплоты, следовательно, количество теплоты $\text{Q}$ равно нулю:

$Q = 0$

Подставив это значение в общую формулу первого закона термодинамики, получим:

$0 = \Delta U + A$

Из этого уравнения можно выразить изменение внутренней энергии:

$\Delta U = -A$

Это соотношение показывает, что в теплоизолированной системе работа может совершаться только за счет ее внутренней энергии.

• Если система совершает положительную работу ($A > 0$), например, газ расширяется и толкает поршень, то ее внутренняя энергия уменьшается ($\Delta U < 0$), что приводит к охлаждению системы.
• Если над системой совершается работа внешними силами ($A < 0$), например, газ сжимают, то ее внутренняя энергия увеличивается ($\Delta U > 0$), и система нагревается.

Иногда используют форму, где $A'$ — это работа внешних сил над системой ($A' = -A$). Тогда первый закон термодинамики выглядит как $\Delta U = Q + A'$. Для адиабатного процесса ($Q=0$) он принимает вид $\Delta U = A'$, что означает: изменение внутренней энергии равно работе, совершенной над системой.

Ответ: Если система теплоизолирована, первый закон термодинамики записывается в виде $\Delta U = -A$ (или $A = -\Delta U$), где $\Delta U$ — изменение внутренней энергии системы, а $\text{A}$ — работа, совершаемая самой системой. Физический смысл этого уравнения заключается в том, что работа совершается системой исключительно за счет убыли ее внутренней энергии.