Номер 3, страница 93 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

Каково приращение внутренней энергии идеального газа, если при изохорном процессе от него было отведено количество теплоты $Q = -560 \text{ Дж}$?

Дано:

Изохорный процесс ($V = \text{const}$)

Количество теплоты $Q = -560$ Дж

Найти:

Приращение внутренней энергии $\Delta U$

Решение:

Для определения приращения внутренней энергии идеального газа воспользуемся первым законом термодинамики. Он устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы ($\Delta U$), количеством теплоты, переданным системе ($Q$), и работой, совершённой системой ($A$).

Математически первый закон термодинамики выражается формулой:

$\Delta U = Q - A$

В условии задачи указано, что процесс является изохорным. Изохорный процесс — это процесс, который протекает при постоянном объёме ($V = \text{const}$).

Работа газа ($A$) совершается только при изменении его объёма и вычисляется по формуле $A = p \cdot \Delta V$, где $p$ — это давление, а $\Delta V$ — изменение объёма.

Поскольку в данном процессе объём газа не изменяется, изменение объёма равно нулю: $\Delta V = 0$.

Следовательно, работа, совершаемая газом, также равна нулю:

$A = p \cdot 0 = 0$ Дж

Теперь подставим значение работы ($A=0$) в формулу первого закона термодинамики:

$\Delta U = Q - 0$

$\Delta U = Q$

Из этого следует, что при изохорном процессе всё количество теплоты, переданное газу или отведённое от него, полностью идёт на изменение его внутренней энергии.

По условию задачи от газа было отведено количество теплоты $Q = -560$ Дж. Отрицательный знак указывает на то, что система (газ) теряет тепло.

Таким образом, приращение внутренней энергии газа равно этому количеству теплоты:

$\Delta U = -560$ Дж

Ответ: приращение внутренней энергии идеального газа составляет $-560$ Дж.