Номер 1, страница 71 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

В одном случае газ находится в герметично закрытом теплонепроницаемом сосуде, а в другом — в стеклянной колбе. В каком случае газ как термодинамическая система является изолированным?

Решение

Изолированной термодинамической системой называется система, которая не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией. Чтобы система считалась изолированной, должны выполняться два условия:

1. Отсутствие обмена веществом (система должна быть замкнутой).
2. Отсутствие обмена энергией (теплотой и работой).

Рассмотрим оба случая, представленные в задаче.

1. Газ в герметично закрытом теплонепроницаемом сосуде.
Условие "герметично закрытый" означает, что газ не может покинуть сосуд, и никакое другое вещество не может в него проникнуть. Таким образом, отсутствует обмен веществом.
Условие "теплонепроницаемый" (адиабатный) означает, что сосуд не пропускает тепло, то есть отсутствует обмен тепловой энергией с окружающей средой ($Q=0$). Если объем сосуда постоянен, то и работа над газом или газом не совершается ($A=0$). Следовательно, нет и обмена энергией.
Поскольку нет обмена ни веществом, ни энергией, такая система является изолированной.

2. Газ в стеклянной колбе.
Предположим, что стеклянная колба также герметично закрыта, то есть обмен веществом отсутствует. Однако стенки стеклянной колбы не являются теплонепроницаемыми. Стекло, хоть и не лучший проводник, но все же обеспечивает теплообмен между газом внутри и окружающей средой. Газ будет отдавать или получать тепло до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой окружающей среды.
Поскольку существует обмен энергией (в виде теплоты) с окружающей средой, такая система не является изолированной. Она является закрытой (обменивается энергией, но не веществом).

Ответ: Газ как термодинамическая система является изолированным в случае, когда он находится в герметично закрытом теплонепроницаемом сосуде.