Номер 2, страница 95 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

2. Чему равно изменение внутренней энергии при изохорном процессе?

Решение

Для ответа на этот вопрос воспользуемся первым законом термодинамики. Он устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы $\Delta U$, количеством теплоты $Q$, переданным системе, и работой $A$, совершённой системой:

$Q = \Delta U + A$

Изохорный процесс — это процесс, протекающий при постоянном объеме ($V = \text{const}$). Это означает, что изменение объема системы равно нулю ($\Delta V = 0$).

Работа, совершаемая газом при изменении его объема, вычисляется по формуле:

$A = p \Delta V$

Поскольку в изохорном процессе объем не меняется ($\Delta V = 0$), работа, совершаемая газом, равна нулю:

$A = 0$

Теперь подставим значение работы $A=0$ в уравнение первого закона термодинамики:

$Q = \Delta U + 0$

Из этого следует, что при изохорном процессе изменение внутренней энергии равно количеству теплоты, подведенному к системе или отведенному от нее:

$\Delta U = Q$

Это означает, что вся теплота, сообщенная газу в замкнутом объеме, идет на увеличение его внутренней энергии (то есть на увеличение его температуры). Если же газ отдает тепло, его внутренняя энергия уменьшается на соответствующую величину.

Для идеального газа изменение внутренней энергии зависит только от изменения температуры и может быть вычислено по формуле, справедливой для любого процесса:

$\Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T$

где $i$ — число степеней свободы молекул газа (например, для одноатомного газа $i=3$, для двухатомного $i=5$), $\nu$ — количество вещества, $R$ — универсальная газовая постоянная, а $\Delta T$ — изменение абсолютной температуры.

Ответ: При изохорном процессе изменение внутренней энергии системы равно количеству теплоты, переданному этой системе, так как работа газа равна нулю ($\Delta U = Q$).