Номер 381, страница 79 - гдз по физике 10 класс сборник задач Дорофейчик, Белая

381. Заполните таблицу.

Процесс, Изменение внутренней энергии идеального газа $ \Delta U $, Дж, Работа силы давления газа $ A $, Дж, Количество теплоты $ Q $, сообщенной газу, Дж

Изохорный, 200, ,

Изотермический, , 50,

Изобарный, 450, , 750

Для заполнения таблицы необходимо применить первый закон термодинамики к каждому из указанных процессов. Первый закон термодинамики гласит, что количество теплоты ($Q$), сообщенное системе, идет на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($A$) над внешними телами.

Математически это выражается формулой: $Q = \Delta U + A$.

Дано:

Для изохорного процесса:

Изменение внутренней энергии $\Delta U_1 = 200$ Дж.

Для изотермического процесса:

Работа силы давления газа $A_2 = 50$ Дж.

Для изобарного процесса:

Изменение внутренней энергии $\Delta U_3 = 450$ Дж.

Количество теплоты $Q_3 = 750$ Дж.

Все величины представлены в системе СИ.

Найти:

Для изохорного процесса: работу $A_1$ и количество теплоты $Q_1$.

Для изотермического процесса: изменение внутренней энергии $\Delta U_2$ и количество теплоты $Q_2$.

Для изобарного процесса: работу $A_3$.

Решение:

Изохорный

Изохорный процесс — это процесс, протекающий при постоянном объеме ($V = \text{const}$). Работа газа вычисляется по формуле $A = p \Delta V$. Поскольку объем не изменяется, $\Delta V = 0$, и, следовательно, работа газа равна нулю.

$A_1 = 0$ Дж.

Согласно первому закону термодинамики, $Q_1 = \Delta U_1 + A_1$. Подставим известные значения:

$Q_1 = 200 \text{ Дж} + 0 \text{ Дж} = 200$ Дж.

Ответ: Работа силы давления газа $A = 0$ Дж, количество теплоты $Q = 200$ Дж.

Изотермический

Изотермический процесс — это процесс, протекающий при постоянной температуре ($T = \text{const}$). Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры. Так как в данном процессе температура не изменяется, изменение внутренней энергии равно нулю.

$\Delta U_2 = 0$ Дж.

По первому закону термодинамики, $Q_2 = \Delta U_2 + A_2$. Подставим известные значения:

$Q_2 = 0 \text{ Дж} + 50 \text{ Дж} = 50$ Дж.

Ответ: Изменение внутренней энергии $\Delta U = 0$ Дж, количество теплоты $Q = 50$ Дж.

Изобарный

Изобарный процесс — это процесс, протекающий при постоянном давлении ($p = \text{const}$). Для нахождения работы газа воспользуемся первым законом термодинамики $Q_3 = \Delta U_3 + A_3$.

Выразим работу $A_3$ из этого уравнения:

$A_3 = Q_3 - \Delta U_3$.

Подставим известные значения:

$A_3 = 750 \text{ Дж} - 450 \text{ Дж} = 300$ Дж.

Ответ: Работа силы давления газа $A = 300$ Дж.