Номер 1, страница 82 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

1. Сила давления идеального одноатомного газа определённой массы совершает отрицательную работу в изотермическом процессе. Как изменяются в этом процессе объём, давление и внутренняя энергия газа?

Дано:

Газ: идеальный одноатомный
Масса газа: $m = \text{const}$
Процесс: изотермический, $T = \text{const}$
Работа силы давления газа: $A < 0$

Найти:

Описать, как изменяются объём ($V$), давление ($p$) и внутренняя энергия ($U$) газа.

Решение:

Объём

Работа, совершаемая газом при изменении его объёма, определяется формулой $A = p \Delta V$, где $p$ – это давление газа, а $\Delta V$ – изменение его объёма. По условию задачи работа силы давления газа отрицательна, то есть $A < 0$. Давление газа $p$ всегда является положительной величиной. Следовательно, для того чтобы работа была отрицательной, изменение объёма $\Delta V$ также должно быть отрицательным: $\Delta V = V_{конечный} - V_{начальный} < 0$. Это означает, что конечный объём газа меньше начального. Таким образом, происходит сжатие газа.
Ответ: Объём газа уменьшается.

Давление

Процесс, происходящий с газом, является изотермическим, что означает постоянство температуры ($T = \text{const}$). Для изотермического процесса с постоянной массой газа справедлив закон Бойля–Мариотта: $pV = \text{const}$.
Согласно этому закону, давление и объём газа обратно пропорциональны друг другу. Поскольку из предыдущего пункта мы выяснили, что объём газа ($V$) уменьшается, то для сохранения постоянства произведения $pV$ давление газа ($p$) должно увеличиваться.
Ответ: Давление газа увеличивается.

Внутренняя энергия

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа является функцией только его температуры. Она вычисляется по формуле $U = \frac{3}{2} \nu R T$, где $\nu$ – количество вещества газа, $R$ – универсальная газовая постоянная, а $T$ – абсолютная температура.
Поскольку процесс изотермический ($T = \text{const}$) и масса газа (а значит и количество вещества $\nu$) не изменяется, внутренняя энергия газа остаётся постоянной. Её изменение равно нулю: $\Delta U = 0$.
Ответ: Внутренняя энергия газа не изменяется.