Номер 786, страница 141 - гдз по физике 9-11 класс сборник задач Капельян, Аксенович

Решение

Согласно первому закону термодинамики, количество теплоты $Q$, полученное газом, расходуется на изменение его внутренней энергии $\Delta U$ и на совершение газом работы $A'$ над внешними телами:

$Q = \Delta U + A'$

Проанализируем знаки величин в правой части этого уравнения для данного процесса.

1. Работа, совершаемая газом $A'$. На графике показан переход из состояния 1 в состояние 2. В ходе этого процесса объем газа уменьшается ( $V_2 < V_1$ ). Когда объем газа уменьшается (газ сжимается), работа, совершаемая самим газом, является отрицательной. Таким образом, $A' < 0$.

2. Изменение внутренней энергии $\Delta U$. Внутренняя энергия идеального газа неизменной массы зависит только от его температуры. Чтобы определить, как меняется температура, воспользуемся уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона): $pV = \nu R T$.

Отсюда температура газа $T = \frac{pV}{\nu R}$. Поскольку количество вещества $\nu$ и универсальная газовая постоянная $R$ являются постоянными величинами, температура газа пропорциональна произведению его давления $p$ на объем $V$: $T \sim pV$.

Из графика видно, что при переходе из состояния 1 в состояние 2 уменьшается и давление ( $p_2 < p_1$ ), и объем ( $V_2 < V_1$ ). Следовательно, произведение $p_2V_2$ будет меньше, чем произведение $p_1V_1$. Это означает, что конечная температура газа $T_2$ ниже начальной $T_1$. Раз температура газа уменьшается, то и его внутренняя энергия уменьшается, то есть изменение внутренней энергии отрицательно: $\Delta U < 0$.

Поскольку и работа, совершаемая газом ($A'$), и изменение его внутренней энергии ($\Delta U$) отрицательны, то и количество теплоты $Q$ будет отрицательным:

$Q = (\text{отрицательное число}) + (\text{отрицательное число}) < 0$

Если $Q < 0$, это означает, что система (газ) не поглощает, а отдает теплоту (энергию) в окружающую среду.

Ответ: Этот процесс сопровождается выделением энергии.