Номер 3, страница 95 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. На что расходуется количество теплоты, сообщаемое системе при изотермическом процессе?

Решение

Для ответа на этот вопрос воспользуемся первым законом термодинамики. Он гласит, что количество теплоты ($Q$), переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии ($\Delta U$) и на совершение системой работы ($A$) против внешних сил. Формула первого закона термодинамики выглядит так:

$Q = \Delta U + A$

Изотермический процесс — это процесс, который происходит в системе при постоянной температуре ($T = \text{const}$).

Внутренняя энергия идеального газа является функцией только его температуры. Например, для одноатомного идеального газа она равна $U = \frac{3}{2}\nu RT$. Поскольку в изотермическом процессе температура системы не меняется ($\Delta T = 0$), то и изменение ее внутренней энергии равно нулю:

$\Delta U = 0$

Теперь подставим это значение в уравнение первого закона термодинамики:

$Q = 0 + A$

Следовательно, для изотермического процесса справедливо равенство:

$Q = A$

Это означает, что вся теплота, сообщенная системе в ходе изотермического процесса, полностью преобразуется в работу, которую система совершает над внешними телами (например, при расширении газа). Если же система отдает тепло ($Q < 0$), то над ней совершается работа внешними силами ($A < 0$, газ сжимается).

Ответ: При изотермическом процессе все количество теплоты, сообщаемое системе, полностью расходуется на совершение системой работы над внешними телами.