Номер 6, страница 95 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

6. Заполните таблицу в тетради.

Для заполнения таблицы необходимо применить первый закон термодинамики к каждому из указанных изопроцессов. Первый закон термодинамики устанавливает связь между изменением внутренней энергии системы $\Delta U$, количеством теплоты $Q$, переданным системе, и работой $A_g$, совершенной системой:

$Q = \Delta U + A_g$

Также используются формулы для работы газа $A_g = p \Delta V$ и изменения внутренней энергии идеального газа $\Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T$, где $i$ — число степеней свободы молекул газа, $\nu$ — количество вещества, $R$ — универсальная газовая постоянная.

Изохорный процесс ($V = \text{const}$ и $\Delta V = 0$)
В изохорном процессе объем газа постоянен, что означает $\Delta V = 0$.
Работа силы давления газа: Работа газа определяется выражением $A_g = p \Delta V$. Поскольку изменение объема равно нулю, работа, совершаемая газом, также равна нулю: $A_g = 0$.
Изменение внутренней энергии: Для идеального газа внутренняя энергия является функцией температуры. При изменении температуры (нагрев или охлаждение) внутренняя энергия изменяется согласно формуле $\Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T$.
Количество теплоты и Вывод: Согласно первому закону термодинамики, $Q = \Delta U + A_g$. Так как работа равна нулю, закон принимает вид $Q = \Delta U$. Это означает, что все количество теплоты, сообщенное газу, идет на увеличение его внутренней энергии.
Ответ: Работа силы давления газа: $A_g = 0$; Количество теплоты: $Q = \Delta U$; Изменение внутренней энергии: $\Delta U = \frac{i}{2}\nu R \Delta T$; Вывод: $Q = \Delta U$.

Изотермический процесс ($T = \text{const}$ и $\Delta T = 0$)
В изотермическом процессе температура газа остается постоянной, $\Delta T = 0$.
Изменение внутренней энергии: Поскольку внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, при постоянной температуре ($\Delta T = 0$) ее изменение равно нулю: $\Delta U = 0$.
Работа силы давления газа: Работа совершается при изменении объема газа. Для изотермического процесса она вычисляется по формуле $A_g = \nu R T \ln{\frac{V_2}{V_1}}$.
Количество теплоты и Вывод: Из первого закона термодинамики $Q = \Delta U + A_g$, при $\Delta U = 0$, получаем $Q = A_g$. Это означает, что все количество теплоты, сообщенное газу, полностью преобразуется в работу, совершаемую газом.
Ответ: Работа силы давления газа: $A_g = \nu R T \ln{\frac{V_2}{V_1}}$; Количество теплоты: $Q = A_g$; Изменение внутренней энергии: $\Delta U = 0$; Вывод: $Q = A_g$.

Изобарный процесс ($p = \text{const}$)
В изобарном процессе давление газа остается постоянным, $p = \text{const}$.
Работа силы давления газа: Так как давление постоянно, работа газа вычисляется как произведение давления на изменение объема: $A_g = p \Delta V$. Используя уравнение состояния идеального газа, работу можно также выразить через изменение температуры: $A_g = \nu R \Delta T$.
Изменение внутренней энергии: При изобарном расширении или сжатии температура газа меняется, что приводит к изменению его внутренней энергии: $\Delta U = \frac{i}{2} \nu R \Delta T$.
Количество теплоты и Вывод: В этом процессе и внутренняя энергия меняется, и работа совершается. Поэтому первый закон термодинамики применяется в своей полной форме: $Q = \Delta U + A_g$. Количество теплоты, сообщенное газу, расходуется как на увеличение его внутренней энергии, так и на совершение им работы.
Ответ: Работа силы давления газа: $A_g = p \Delta V$; Количество теплоты: $Q = \Delta U + A_g$; Изменение внутренней энергии: $\Delta U = \frac{i}{2}\nu R \Delta T$; Вывод: $Q = \Delta U + A_g$.